ชีวเคมีของกรดไขมัน

ไตรกลีเซอไรด์ถูกย่อยสลายในลำไส้เนื่องจากการแทรกแซงของเอนไซม์ไลเปสตับอ่อน

เมื่อไฮโดรไลซ์เป็นกลีเซอรอลและกรดไขมันอิสระพวกมันสามารถถูกดูดซึมโดยเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ซึ่งจะเปลี่ยนกลีเซอรอลและกรดไขมันให้เป็นไตรกลีเซอไรด์

ไตรกลีเซอไรด์จะถูกปล่อยออกสู่การไหลเวียนของน้ำเหลืองซึ่งเกี่ยวข้องกับอนุภาคไลโปโปรตีนชนิดหนึ่งที่เรียกว่า chylomicrons

ขอบคุณที่มีการเร่งปฏิกิริยาของไลโปโปรตีนไลเปส, ไตรกลีเซอไรด์ที่ฝากโดย chylomicrons จะถูกไฮโดรไลซ์อีกครั้ง

กลีเซอรอลและกรดไขมันอิสระสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตพลังงานสะสมเป็นไขมันในเนื้อเยื่อไขมันและใช้เป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ฟอสฟอลิปิด, triacylglycerols และสารประกอบอื่น ๆ

พลาสม่าอัลบูมินซึ่งเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดในพลาสม่าอุทิศให้กับการขนส่งกรดไขมันอิสระเข้าสู่กระแสเลือด

การระบาดของไขมัน

ออกซิเดชันของกลีเซอรอล

ดังที่เรากล่าวว่าไตรกลีเซอไรด์ประกอบด้วยสหภาพกลีเซอรอลซึ่งประกอบด้วยกรดไขมันสามสายโซ่ยาวหรือน้อยกว่า

กลีเซอรอลไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกรดไขมันจากมุมมองของโมเลกุล มันจะถูกลบออกและนำไปใช้ใน gluconeogenesis กระบวนการที่นำไปสู่การก่อตัวของกลูโคสจากสารประกอบที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต (แลคเตทกรดอะมิโนและกลีเซอรอลอย่างแม่นยำ)

กลีเซอรอลไม่สามารถสะสมและใน cytosol จะถูกเปลี่ยนเป็น L-glycerol 3 ฟอสเฟตที่ค่าใช้จ่ายของโมเลกุล ATP หลังจากนั้นกลีเซอรอล 3- ฟอสเฟตจะถูกเปลี่ยนเป็นไดไฮโดรซีไซโตโทนฟอสเฟตซึ่งเข้าสู่ glycolysis ในวงจร Krebs

กระตุ้นการทำงานของกรดไขมัน

oxid-oxidation เริ่มต้นขึ้นในไซโตพลาสซึมโดยการกระตุ้นกรดไขมันโดยพันธะ tioester กับ CoA ในการสร้าง acyl-SCoA และใช้โมเลกุล ATP 2 โมเลกุล acyl-SCoA ที่ถูกสร้างขึ้นนั้นถูกขนส่งเข้าไปในไมโตคอนเดรียนโดยคาร์นิทีนอะซิลทรานสเฟอเรส

ขนส่งกรดไขมันเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย

แม้ว่าโมเลกุลเล็ก ๆ ของ Acyl-SCoA สามารถข้ามเยื่อหุ้มด้านในของไมโตคอนเดรียได้เอง แต่ผลิตภัณฑ์ Acyl-SCoA ส่วนใหญ่ไม่สามารถข้ามเมมเบรนนั้นได้ ในกรณีเหล่านี้กลุ่ม acyl จะถูกถ่ายโอนไปยังคาร์นิทีนด้วยการแทรกแซงของคาร์นิทีน acyltransferase I

ระเบียบของทางเดินจะดำเนินการเหนือสิ่งอื่นใดในระดับของเอนไซม์นี้ตั้งอยู่บนเยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโทคอนเดรีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการอดอาหารเมื่อระดับกลูคากอนและกรดไขมันในพลาสมาสูง

การรวม acyl + carnitine เรียกว่า Acyl-carnitine

Acyl-carnitine เข้าสู่ mitochondrion และบริจาคกลุ่ม acyl ให้กับโมเลกุล CoASH ภายในผ่านการแทรกแซงของเอนไซม์ carnitine acyltransferase II ด้วยวิธีนี้โมเลกุล Acyl-SCoA จะถูกสร้างขึ้นอีกครั้งซึ่งจะเข้าสู่กระบวนการที่เรียกว่าβ-oxidation

β-ออกซิเดชัน

oxid- ออกซิเดชันประกอบด้วยการแยกออกจากกรดไขมันสองอะตอมคาร์บอนในรูปแบบของ acetoCoA ออกซิไดซ์เสมอคาร์บอนที่สาม (C-3 หรือคาร์บอนβ) เริ่มต้นจากปลาย carboxylic (อะตอมซึ่งมีศัพท์เฉพาะเก่าระบุ เช่นคาร์บอนβ) ด้วยเหตุนี้กระบวนการทั้งหมดจึงถูกเรียกว่าβ-oxidation

oxid-oxidation เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใน mitochondrial matrix และมีการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับวงจร Krebs (สำหรับการออกซิเดชั่นต่อไปของ acetate) และห่วงโซ่การหายใจ (สำหรับ reoxidation ของ NAD และ FAD coenzymes)

เฟสของการเกิดออกซิเดชัน

ปฏิกิริยา oxid-oxidation แรกคือ dehydrogenation ของกรดไขมันโดยเอนไซม์ที่เรียกว่า acylCoa dehydrogenase เอนไซม์นี้เป็นเอนไซม์ขึ้นอยู่กับ FAD

เอนไซม์นี้สามารถสร้างพันธะคู่ระหว่าง C2 และ C3: อะตอมไฮโดรเจนหายไปเนื่องจาก dehydrogenase ผูกกับ FAD ซึ่งกลายเป็น FADH2

ปฏิกิริยาที่สองประกอบด้วยการเพิ่มโมเลกุลของน้ำในพันธะคู่ (ไฮเดรชั่น)

ปฏิกิริยาที่สามคือการดีไฮโดรจิเนชันอีกอันหนึ่งซึ่งเปลี่ยนกลุ่มไฮดรอกซิลใน C3 เป็นกลุ่มคาร์บอนิล ตัวรับไฮโดรเจนในครั้งนี้คือ NAD

ปฏิกิริยาที่สี่เกี่ยวข้องกับการแยก ketoacid โดย thiolase: acetylCoA และ acylCoA นั้นประกอบขึ้นด้วยสายโซ่ที่สั้นกว่า (2 C น้อยกว่า)

ปฏิกิริยาแบบนี้ซ้ำหลายครั้งเนื่องจากมี C ของห่วงโซ่ / 2 ลบหนึ่งเนื่องจากที่ด้านล่างสอง acetylCoA จะเกิดขึ้น ตัวอย่าง: palmitilCoA 16: 2-1 = 7 ครั้ง

acetylCoA ที่ผลิตด้วย oxid- ออกซิเดชั่นสามารถเข้าสู่วงจร Krebs ซึ่งจะจับกับ oxaloacetate สำหรับการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมกับคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ สำหรับแต่ละ AcetylCoA ที่ออกซิไดซ์ในวงจร Krebs นั้นจะผลิต 12 ATP

การก่อตัวของคีโตน

เมื่อ acetyl CoA เกินความสามารถในการรับของวงจร Krebs (การขาด oxalacetate) มันจะถูกเปลี่ยนเป็นร่างคีโตน การแปลงเป็นกลูโคสโดยการสร้างกลูโคสไม่สามารถทำได้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนเกิน acetyl CoA ควบแน่นในสองโมเลกุล acetyl CoA สร้าง acetoacetyl-CoA

เริ่มต้นจาก acetoacetyl-CoA, เอนไซม์ผลิต acetoacetate (หนึ่งในสามคีโตนร่างกาย) ที่สามารถเปลี่ยนเป็น 3-hydroxybutyrate หรือโดย decarboxylation มันสามารถเปลี่ยนเป็นอะซิโตน (อีกสองร่างคีโตน) ร่างกายคีโตนที่เกิดขึ้นจึงสามารถใช้โดยสิ่งมีชีวิตในสภาวะที่รุนแรงเป็นแหล่งพลังงานทางเลือก

ออกซิเดชันของกรดไขมันที่มีเลขอะตอมคาร์บอนเป็นเลขคี่

หากจำนวนอะตอมคาร์บอนของกรดไขมันเป็นเลขคี่ในตอนท้ายโมเลกุล 3 คาร์บอนจะได้รับจาก Propionyl CoA propionyl-CoA ต่อหน้าไบโอตินคือ carboxylate และเปลี่ยนเป็น D-methylmalonyl-CoA D-methylmalonyl CoA จะถูกเปลี่ยนเป็น L methylmalonyl coa โดย epimerase L methylmalonyl CoA โดย mutase และต่อหน้า cyanocoballamine (วิตามินบี 12) จะถูกเปลี่ยนเป็น succinyl CoA (ระดับกลางของวัฏจักร Krebs)

Succinyl-CoA สามารถใช้ได้ทั้งทางตรงและทางอ้อมในกระบวนการเผาผลาญที่หลากหลายเช่น gluconeogenesis จาก propionylCoA ดังนั้นต่างจาก acetylcoA จึงเป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์กลูโคส

BIOSYSTHESES ของกรดไขมัน

การสังเคราะห์ทางชีวภาพของกรดไขมันส่วนใหญ่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ตับ (เซลล์ตับ) เริ่มต้นจากกลุ่มอะเซทิล (acetyl CoA) ที่สร้างขึ้นภายในตับ เนื่องจากกลุ่มเหล่านี้สามารถได้มาจากน้ำตาลกลูโคสจึงเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตเป็นไขมัน อย่างไรก็ตามมันเป็นไปไม่ได้ที่จะแปลงไขมันเป็นคาร์โบไฮเดรตเพราะสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ไม่มีเอนไซม์เหล่านั้นที่จำเป็นในการเปลี่ยน Acetiyl-SCoA ที่ได้จาก oxid-oxidation ไปเป็นสารตั้งต้นของ gluconeogenesis

อย่างที่เราได้กล่าวไปแล้วในส่วนเกริ่นนำขณะที่β-oxidation เกิดขึ้นภายในเมทริกซ์ยล, การสังเคราะห์กรดไขมันเกิดขึ้นในไซโตทอล เรายังได้กล่าวอีกว่าในการสร้างกรดไขมันเราจำเป็นต้องมีกลุ่มอะซิติลที่ผลิตภายในเมทริกซ์ยล

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ระบบเฉพาะที่โอน acetyl CoA จาก mitochondrion ไปยังไซโตพลาสซึม ระบบนี้ขึ้นอยู่กับ ATP ใช้ citrate เป็นตัวขนส่ง acetyl ซิเตรตหลังจากขนย้ายกลุ่มอะเซทิลีนลงในไซโตพลาสซึมส่งไปยัง CoASH เพื่อสร้างอะเซทิล - SCoa

จุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพของกรดไขมันเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาการควบแน่นที่สำคัญของ acetyl-SCoA กับคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปแบบ Malonyl-SCoA

carboxylation ของ acetyl CoA เกิดขึ้นโดยเอนไซม์ acetyl ที่สำคัญมาก carboxylase เอนไซม์ เอ็นไซม์นี้ขึ้นอยู่กับเอทีพีนั้นถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยตัวกระตุ้นอัลโลสเตอริก (อินซูลินและกลูคากอน)

การสังเคราะห์กรดไขมันไม่ได้ใช้ประโยชน์จาก CoA แต่เป็นการขนส่งโปรตีนของกลุ่มที่เรียกว่า ACP ซึ่งจะขนส่งในความเป็นจริงตัวกลางทั้งหมดของการสังเคราะห์ทางชีวภาพของกรดไขมัน

มีความซับซ้อนหลายทางที่เรียกว่าการสังเคราะห์กรดไขมันซึ่งผ่านชุดของปฏิกิริยาจะนำไปสู่การก่อตัวของกรดไขมันไม่เกิน 16 อะตอมคาร์บอน กรดไขมันที่มีสายโซ่ยาวที่สุดและกรดไขมันไม่อิ่มตัวบางชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยเริ่มจาก palmitate โดยเอนไซม์ที่เรียกว่า elongase และ desaturases

การปรับการเป็นพิษและความเป็นพิษของกรดไขมัน

กลูโคสในเลือดในระดับต่ำกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนสองชนิดคืออะดรีนาลีนและกลูคากอนซึ่งช่วยกระตุ้นการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน

ตรงกันข้ามอินซูลินมีการกระทำที่ตรงกันข้ามและมีการแทรกแซงช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์ชีวสังเคราะห์ของกรดไขมัน การเพิ่มระดับกลูโคสในเลือดทำให้การหลั่งอินซูลินเพิ่มขึ้นซึ่งการกระทำของมันจะช่วยให้การส่งผ่านกลูโคสในเซลล์ทำได้ง่ายขึ้น กลูโคสส่วนเกินจะถูกแปลงเป็นไกลโคเจนและสะสมเป็นสำรองในกล้ามเนื้อและตับ การเพิ่มขึ้นของระดับกลูโคสในตับทำให้เกิดการสะสมของ malonyl-SCoA ซึ่งยับยั้ง Carnitine acyltransferase โดยชะลออัตราการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน