Clasa E.C. 6 a enzimelor ligaze include sintetazele și sintetazele. Acestea participă la reacții de sinteză și catalizează combinarea a două molecule, rupând în același timp legătura difosfat din ATP sau dintr-un alt trifosfat comparabil.

Spre deosebire de sintetaze, care utilizează ATP ca sursă de energie în timpul sintezei compușilor biologici, sintetazele sunt orice ligaze care catalizează sinteza compușilor biologici fără a utiliza ATP ca sursă de energie.

În acest articol, veți afla exact care este diferența dintre Sinteză și Sintetază.

Ce este sinteza?

O sintează este o enzimă care catalizează procesul de sinteză în biochimie. Rețineți că nomenclatura biologică a făcut inițial distincția între sintetaze și sintetaze.

În conformitate cu definiția inițială, sintetazele utilizează trifosfați nucleozidici (cum ar fi ATP, GTP, CTP, TTP și UTP) ca sursă de energie, în timp ce sintetazele nu.

Cu toate acestea, conform Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN), "sintetaza" poate fi folosită pentru a se referi la orice enzimă care catalizează sinteza (indiferent dacă utilizează sau nu nucleozide trifosfați), dar "sintetaza" ar trebui să fie folosită doar pentru a se referi la "ligază".

Iată o listă de exemple de diferite tipuri de sinteze:

• ATP sintetază
• Citrat sintetază
• Triptofan sintetază
• Pseudouridină sintetază
• Sintetază a acizilor grași
• Celuloză sintetază (formatoare de UDP)
• Sinteza celulozei (formatoare de GDP)

ATP Sinteza ATP

Adenozindifosfatul (ADP) și fosfatul anorganic sunt utilizate pentru a crea molecula de stocare a energiei adenozin trifosfat (ATP) de către o proteină numită ATP-sintetază (Pi).

Este clasificată ca o ligază deoarece modifică ADP prin formarea unei legături P-O (legătură fosfodiester). Un dispozitiv molecular numit ATP-sintetază.

Din punct de vedere energetic, producția de ATP din ADP și Pi este nedorită, iar procesul ar trebui să se desfășoare în mod normal în sens invers.

Un gradient de concentrație de protoni (H+) prin membrana mitocondrială interioară la eucariote sau prin membrana plasmatică la bacterii conduce această reacție prin cuplarea sintezei ATP în timpul respirației celulare la gradient.

La plante, ATP-sintetaza utilizează un gradient de protoni format în lumenul tirocoidian prin membrana tirocoidiană și în stroma cloroplastului pentru a produce ATP în timpul fotosintezei.

Pentru o ATPază, ATP-sintetazele eucariote sunt F-ATPAZE care funcționează "în sens invers". Acest tip este discutat în principal în acest articol. Subunitățile FO și F1 ale unei F-ATPAZE au un mecanism motor de rotație care permite sinteza ATP.

Există diferite tipuri de sinteză

Citrat Sinteza

Aproape toate celulele vii conțin enzima citrat-sintetază, care servește ca stimulator în prima etapă a ciclului acidului citric și este desemnată prin C.E. 2.3.3.3.1 (anterior 4.1.3.7) (sau ciclul Krebs).

Citrat-sintaza este localizată în matricea mitocondrială a celulelor eucariote, deși este codificată de ADN nuclear, nu de ADN mitocondrial.

Acesta este creat în citoplasmă de către ribozomii citoplasmatici și ulterior este transferat în matricea mitocondrială.

Un marker enzimatic cantitativ tipic pentru existența mitocondriilor intacte este citrat-sintetaza. Activitatea maximă a citrat-sintetazei dezvăluie câte mitocondrii sunt prezente în mușchiul scheletic.

Antrenamentul cu intervale de intensitate ridicată are potențialul de a crește activitatea maximă mai mult decât antrenamentul de anduranță sau antrenamentul cu intervale de intensitate ridicată.

Acetil coenzima A are un reziduu de acetat cu două atomi de carbon și o moleculă de oxaloacetat cu patru atomi de carbon se condensează pentru a genera citrat cu șase atomi de carbon, care este produs prin reacția de condensare catalizată de citrat-sintază.

Triptofan Sinteza

Ultimele două etape în producerea triptofanului sunt catalizate de enzima triptofan-sintetază, cunoscută și sub numele de triptofan-sintetază.

Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi și Plantae sunt gazde frecvente ale acesteia. Cu toate acestea, Animalia nu o are. De obicei, apare sub forma unui tetramer 2 2 .

Subunitățile catalizează conversia reversibilă a indole-3-glicerol fosfat în indol și gliceraldehidă-3-fosfat (G3P) (IGP).

Într-un proces dependent de fosfat de piridoxal (PLP), subunitățile catalizează condensarea ireversibilă a indolului și a serinei pentru a genera triptofan.

Un canal hidrofob intern, cu o lungime de 25 de angstromi și situat în enzimă, conectează fiecare situs activ cu situsul activ adiacent.

Acest lucru favorizează canalizarea substratului, un mecanism prin care indolul produs la situsurile active difuzează direct către alte situsuri active. Triptofan-sintetaza conține situsuri active cuplate alosteric.

Se descoperă frecvent că Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi și Plantae includ triptofan sintetaza. Oamenii și alte animale nu o au.

Unul dintre cei nouă aminoacizi necesari pentru om, triptofanul este unul dintre cei douăzeci de aminoacizi standard. Prin urmare, triptofanul este esențial în alimentația umană.

Se știe, de asemenea, că triptofan-sintetaza poate utiliza analogi de indol, cum ar fi indolii fluorurați sau metilați, ca substraturi pentru a produce analogi de triptofan echivalenți.

Pseudouridină

Litera grecească psi- este folosită pentru a abrevia pseudouridina, un izomer al nucleozidului uridină în care uracilul este unit cu atomul de carbon printr-o legătură carbon-carbon, mai degrabă decât printr-o conexiune glicozidică azot-carbon. (Uracilul este denumit ocazional "pseudouracil" în acest aranjament.)

Cea mai răspândită alterare a ARN-ului celular este pseudouridina. ARN-ul poate suferi peste 100 de modificări chimice unice în timpul transcrierii și sintezei.

În plus față de cele patru nucleotide convenționale, acestea ar putea afecta expresia ARN-ului post-transcripțional și ar putea avea o serie de funcții în celulă, inclusiv traducerea, localizarea și stabilitatea ARN-ului.

Una dintre acestea este pseudouridina, un izomer C5-glicozidic al uridinei cu o legătură C-C între C1 al zahărului riboză și C5 al uracilului în locul legăturii tipice C1-N1 prezente în uridină.

Are o mobilitate rotațională și o flexibilitate conformațională suplimentare datorită legăturii C-C. În plus, poziția N1 a pseudouridinei are un donor suplimentar de legături de hidrogen.

Pseudouridina, denumită și 5-ribosiluracil, este o componentă familiară, dar misterioasă, a ARN-urilor structurale (ARN de transfer, ribozomal, nuclear mic (snRNA) și nucleolar mic). Recent, a fost descoperită și în ARN codificator.

A fost primul care a fost detectat, este cel mai răspândit și poate fi găsit în toate cele trei domenii evolutive ale vieții. În ARNt din drojdie, pseudouridina reprezintă aproximativ 4% din nucleotide.

Prin formarea de legături de hidrogen suplimentare cu apa, această modificare a bazei este capabilă să stabilizeze ARN-ul și să îmbunătățească stivuirea bazelor.

Numărul pseudouridinelor crește odată cu complexitatea unui organism. Există 11 pseudouridine în ARNr al Escherichia coli, 30 în ARNr citoplasmatic al drojdiei, o alterare în ARNr 21S mitocondrial și aproximativ 100 în ARNr al omului.

S-a demonstrat că pseudouridina din ARNr și ARNt reglează și stabilizează structura regională și contribuie la menținerea rolului lor în decodarea ARNm, asamblarea ribozomului, procesarea și traducerea.

S-a demonstrat că pseudouridina din ARN snRNA îmbunătățește interfața dintre ARNm și ARN-ul spliceosomal pentru a ajuta la reglarea splicingului.

Sinteza acizilor grași

La om, gena FASN codifică enzima cunoscută sub numele de sintetază a acizilor grași (FAS). O proteină multienzimatică numită sintetază a acizilor grași catalizează sinteza acizilor grași.

Este un întreg sistem enzimatic, nu doar o singură enzimă, alcătuit din două polipeptide multifuncționale identice de 272 kDa care transferă substraturile de la un domeniu funcțional la altul.

Sarcina sa principală este de a utiliza NADPH pentru a cataliza crearea de palmitat (C16:0, un acid gras saturat cu lanț lung) din acetil- și malonil-CoA.

Acetil-CoA și malonil-CoA sunt transformate în acizi grași printr-o secvență de procese de condensare Claisen decarboxilativă.

După fiecare rundă de alungire, o cetoreductază (KR), o deshidratază (DH) și o enoil reductază acționează succesiv pentru a reduce gruparea beta-ceto la lanțul de carbon complet saturat (ER).

Atunci când lanțul de acizi grași a ajuns la o lungime de 16 atomi de carbon, acesta este eliberat prin acțiunea unei tioesteraze (TE), care este legată covalent de gruparea protetică fosfanteteină a unei proteine purtătoare de acili (ACP) (acid palmitic).

Sinteza celulozei (formare UDP)

Principala enzimă responsabilă de producerea celulozei este celuloza sintetaza (EC 2.4.1.12) în forma sa UDP-formatoare. Este denumită în general UDP-glucoză: (1→4) enzimologie 4-D-glucoziltransferaza pentru D-glucan.

GDP-glucoza este utilizată de o enzimă înrudită numită celuloză-sintetază (formatoare de GDP) (EC 2.4.1.29). Atât bacteriile, cât și plantele au membri ai acestei familii de enzime.

Membrii bacterieni pot fi, de asemenea, cunoscuți sub numele de BcsA (celuloză-sintetază bacteriană) sau CelA, în timp ce membrii din plante sunt cunoscuți de obicei sub numele de CesA (celuloză-sintetază) sau speculativul CslA (celuloză-sintetază asemănătoare) (pur și simplu "celuloză").

CesA a fost dobândită de plante în urma endosimbiozei care a dat naștere cloroplastului. Familia 2 de glucoziltransferaze o include pe aceasta (GT2).

Cea mai mare parte a biomasei de pe Pământ este produsă prin biosinteză și hidroliză de către enzime numite glicoziltransferaze.

Se știe că superfamilia CesA a plantelor conține șapte subfamilii, iar superfamilia combinată plante-algebiene conține 10.

Singurul grup de animale care posedă această enzimă este cel al urochordatelor, care au obținut-o prin transfer orizontal de gene acum mai bine de 530 de milioane de ani.

Sinteza celulozei (formare de GDP)

Această enzimă este membră a subfamiliei de glicoziltransferaze hexosiltransferază. Această clasă de enzime este menționată prin denumirea sa științifică, GDP-glucoză:1,4-beta-D-glucan 4-beta-D-glucoziltransferază.

Alte denumiri utilizate frecvent sunt celuloză-sintetază (formatoare de guanozină difosfat), celuloză-sintetază și guanozină difosfoglucoză-1,4-beta-glucan glucosiltransferază. Această enzimă intervine în metabolismul zaharozei și al amidonului.

Ce este sintetaza?

Termenul "sintetază", uneori cunoscut sub numele de "ligază", se referă la oricare dintre cele aproximativ 50 de enzime care catalizează reacții chimice de conservare a energiei și care intermediază între procesele de descompunere care consumă energie și procesele de sinteză productive.

Prin ruperea unei legături energetice de fosfat, ele generează energia necesară pentru a cataliza combinarea a două molecule (în multe cazuri, prin conversia simultană a adenozin trifosfatului [ATP] în adenozin difosfat [ADP]).

O ligază cunoscută sub numele de ligază aminoacid-ARN este o ligază care catalizează crearea unei legături carbon-oxigen între un ARN de transfer și un aminoacid.

Atunci când anumite enzime, cum ar fi amida sintetazele și sintetazele peptidice, sunt active, se produc legături carbon-azot (C-N).

Sintetaza este cunoscută și sub numele de ligază

Diferența dintre sintetază și sinteză

O sintetază este o enzimă care poate cataliza îmbinarea a două molecule mari prin crearea unei noi legături chimice, de obicei prin hidroliza simultană a unei mici grupări chimice pandantive de pe una dintre moleculele mai mari, sau poate cataliza legarea a doi compuși, cum ar fi îmbinarea C-O, C-S, C-N etc.

O ligază determină, de obicei, următoarea reacție:

• A-C + b = Ab + C
• A+D + B + B + C + D + E + F = Ab + cD

În cazul în care grupările dependente, minuscule, sunt reprezentate cu litere minuscule. Ligazele pot repara rupturile monocatenare care apar în ADN bicatenar în timpul replicării, precum și să lege două fragmente de acid nucleic complementare.

Pe de altă parte, sintetaza este o enzimă care catalizează procesul de sinteză în biochimie. Acestea sunt incluse în categoria liaselor, conform categoriei numărului CE.

Nomenclatură

Rețineți că, inițial, nomenclatura biologică făcea distincție între sintetaze și sintetaze. În conformitate cu definiția inițială, sintetazele utilizează trifosfați nucleozidici (cum ar fi ATP, GTP, CTP, TTP și UTP) ca sursă de energie, în timp ce sintetazele nu.

Cu toate acestea, conform Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN), "sintetaza" poate fi folosită pentru a se referi la orice enzimă care catalizează sinteza (indiferent dacă utilizează sau nu nucleozide trifosfați), dar "sintetaza" ar trebui să fie folosită doar pentru a se referi la "ligază".

Principala distincție între Sintetază și Sintetază este că Sintetaza este o familie de enzime care pot genera legături între molecule, în timp ce Sintetaza este o enzimă.

Tabel de comparație între sinteză și sintetază

Urmăriți acest videoclip pentru a afla mai multe despre sintetază vs sintetază

Concluzie

• Sintetazele nu au nevoie de NTP pentru a funcționa, deoarece catalizau procese sintetice care necesitau hidroliza nucleozidelor trifosfați (nu doar ATP).
• Comitetul de nomenclatură al Uniunii Internaționale de Biochimie a modificat definiția sintezei în anii 1980 pentru a include toate enzimele sintetice, indiferent dacă acestea utilizează sau nu NTP, iar sintetaza a devenit sinonimă cu ligaza.
• Ligaza este o enzimă care unește două molecule mai mici prin utilizarea energiei din hidroliza NTP (de obicei printr-o reacție de condensare).