Struktura maščob, vrste, funkcije, biosinteza

The maščobne kisline So organske makromolekule, pridobljene iz ogljikovodikov, ki so sestavljene iz dolgih verig ogljikovih in vodikovih atomov, ki so hidrofobne (so topne maščobe) in so strukturna osnova maščob in lipidov.

So zelo raznolike molekule, ki se med seboj razlikujejo po dolžini njihovih ogljikovodikovih verig in prisotnosti, številu, položaju in/ali konfiguraciji dvojnih vezi.

Splošna shema nasičenih maščobnih kislin (vir: Laghi.L [CC by-sa 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/)] prek Wikimedia Commons)

V lipidih živali, rastlin, gliv in mikroorganizmov, kot so bakterije in kvasovke, je bilo opisanih več kot 100 vrst različnih maščobnih kislin in veljajo za specifične vrste in tkivo pri večini živih bitij.

Olja in maščobe, ki jih človek uživa vsak dan, so živalskega ali rastlinskega izvora, večinoma so sestavljena iz maščobnih kislin.

[TOC]

Uvod

Maslo je med drugim v bistvu sestavljeno iz maščobnih kislin (Vir: Africa Studio, prek Pixabay.CO)

Molekule maščobnih kislin opravljajo pomembne funkcije na celični ravni, zaradi česar so bistvene sestavine in ker jih nekatere ne morejo sintetizirati, jih morajo pridobiti iz prehrane.

Maščobne kisline so redke kot proste vrste v celičnem citosolu, zato so na splošno del drugih molekularnih konjugatov, kot so:

- Lipidi, v bioloških membranah.

- Trigliceridi ali estri maščobnih kislin, ki služijo kot rezerva v rastlinah in živalih.

- Voski, ki so trdni estri dolgih verižnih maščobnih kislin in alkoholov.

- Druge podobne snovi.

Pri živalih se maščobne kisline hranijo v citoplazmi celic kot majhne kapljice maščobe, sestavljene iz kompleksa, imenovanega triacilglicerol, kar ni nič drugega kot molekula glicerola, ki se ji je pridružila, v vsakem od atomov ogljika, veriga maščobnih kislin z estri tipa obveznice.

Medtem ko imajo bakterije kratke in običajno mononasičene maščobne kisline, je po naravi pogosta.

Struktura

Maščobne kisline so amfipatične molekule, to je dve kemično določeni regiji: hidrofilno polarno območje in hidrofobno apolarno območje.

Hidrofobno območje je sestavljeno iz dolge ogljikovodike, ki v kemičnem smislu ni zelo reaktivna. Hidrofilno območje je na drugi strani sestavljeno iz terminala karboksilne skupine (-HOH), ki se obnaša kot kislina.

Ta terminalna karboksilna skupina ali karboksilna kislina je ionizirana v raztopini, je zelo reaktivna (kemično gledano) in je zelo hidrofilna, zato predstavlja kovalentno mesto stika med maščobno kislino in drugimi molekulami.

Dolžina ogljikovodikovih verig maščobnih kislin ima običajno celo število ogljikovih atomov, kar je tesno povezano z biosintetskim procesom, s katerim se proizvajajo, saj se njihova rast pojavlja iz parov ogljika.

Najpogostejše maščobne kisline imajo verige med 16 in 18 ogljikovih atomov in živali.

Klasifikacija

Maščobne kisline so razvrščene v dve veliki skupini glede na naravo povezav, ki jih sestavljajo, torej glede na prisotnost preprostih vezi ali dvojnih vezi med ogljikovimi atomi njihovih ogljikovodikovih verig.

Tako obstajajo nasičene in nenasičene maščobne kisline.

- Nasičene maščobne kisline imajo le preproste ogljikove vezi in vsi njihovi atomi ogljika so "nasičeni" ali povezani z vodikovimi molekulami.

- Nenasičene maščobne kisline imajo eno ali več dvojnih ogljikovih vezi in niso vse te pritrjene na vodikov atom.

Nenasičene maščobne kisline se razdelijo tudi glede na število nenasičenosti (dvojnih vezi) v enonasičenih, tistih z eno samo dvojno vezjo in polinenasirano, ki imajo več kot eno.

Nasičene maščobne kisline

Običajno imajo med 4 in 26 ogljikovimi atomi, združeni s preprostimi povezavami. Njegova tališča je neposredno sorazmerna z dolžino verige, to je z molekulsko maso.

Maščobne kisline, ki imajo med 4 in 8 ogljikovodov, so tekoče pri 25 ° C in so tiste, ki sestavljajo jedilna olja, tiste z več kot 10 ogljikovih atomih.

Med najpogostejšimi je laurinska kislina, ki je v izobilju v semenih palmih in kokosovih orehih; Palmitinska kislina, ki jo najdemo v dlani, kakavu in prašinskem maslu ter stearinski kislini, ki je v kakavu in hidrogeniranih oljih.

So maščobne kisline z veliko večjo stabilnostjo kot nenasičene maščobne kisline, zlasti ob oksidaciji, vsaj v fizioloških pogojih.

Zahvaljujoč dejstvu, da se lahko preproste ogljikove - ogljikove vezi brezplačno vrtijo.

Nenasičene maščobne kisline

Te maščobne kisline so zelo reaktivne in nagnjene k nasičenosti in oksidaciji. So pogosti v rastlinah in morskih organizmih. Tisti, ki imajo eno samo dvojno vez, so znani kot mononasičene ali monoenoke, medtem ko so tisti, ki imajo več kot dva.

Vam lahko služi: DNK polimeraza

Prisotnost dvojnih vezi je pogosta med atomi ogljika med položaji 9 in 10, vendar to ne pomeni, da monousinsature maščobne kisline ne najdemo z nenasičenostjo v drugem položaju.

Za razliko od nasičenih, nenasičenih maščobnih kislin so navedene ne iz terminalne karboksilne skupine, ampak glede na položaj prve dvojne vezi c - c. Tako so te razdeljene v dve skupini, omega-6 ali ω6 in omega-3 ali ω3.

Omega-6 kisline imajo prvo dvojno vez v ogljiku številka 6 in kisline omega-3 imajo v ogljiku številka 3. Denominacijo ω daje dvojna vez, ki je najbližje končni metilni skupini.

Dvojne povezave najdete tudi v dveh geometrijskih konfiguracijah, znanih kot "Cis " in "Trans".

Večina naravnih nenasičenih maščobnih kislin ima konfiguracijo "Cis"In dvojne vezi maščobnih kislin, prisotnih v komercialnih maščobah (hidrogenirani), najdemo v "Trans".

V polinenasičenih maščobnih kislinah sta dve dvojni vezi običajno ločeni drug od drugega, vsaj metilna skupina, to je ogljikova atom, pritrjena na dva atoma vodika.

Funkcije

Maščobne kisline imajo več funkcij v živih organizmih in, kot že omenjeno, ena izmed njihovih bistvenih funkcij kot bistvenega dela lipidov, ki so glavne sestavine bioloških membran in ena od treh najpomembnejših biomolekul v organizmih v organizmih, živih v konjunkciji beljakovine in ogljikovi hidrati.

Prav tako so odlični energijski substrati, zahvaljujoč se velikim količinam energije v obliki ATP in drugih posredniških presnovkov.

Glede na to, da na primer živali ne morejo shraniti ogljikovih hidratov, maščobne kisline predstavljajo glavni vir skladiščenja energije, ki izhaja iz oksidacije odvečnih sladkorjev.

Kratko verige nasičene maščobne kisline v debelem črevesu sodelujejo pri stimulaciji absorpcije vode in natrijevih, kloridnih in bikarbonatnih ionov; Poleg tega imajo funkcije pri proizvodnji sluzi, pri širjenju kolonocitov (celic debelega črevesa) itd.

Nenasičene maščobne kisline so še posebej obilne v jedilnih oljih rastlinskega izvora, ki so pomembna pri prehrani vseh ljudi.

Olja, ki jih vsak dan zaužijemo, so maščobne kisline (vir: stevepb, prek Pixabay.CO)

Drugi sodelujejo kot ligandi nekaterih beljakovin z encimskimi aktivnostmi, zato so pomembni glede na njihove učinke na energijsko metabolizem celic, kjer jih najdemo.

Biosinteza

Razgradnja maščobnih kislin je znana kot β-oksidacija in se pojavlja v mitohondrijih evkariotskih celic. Biosinteza se nasprotno pojavi v citosolu živalskih celic in v kloroplastih (fotosintetskih organelov) rastlinskih celic.

Gre za proces acetil-CoA, malonil-CoA in NADPH, pojavlja se v vseh živih organizmih in pri "nadrejenih" živalih, kot so sesalci. Na primer, zelo pomemben je v jetrnih in maščobnih tkivih, pa tudi v mlečnih žlezah.

NADPH, ki se uporablja za to pot Oksidacija maščobnih kislin.

Pot biosinteze, tako kot β-oksidacija, je v vseh celicah zelo regulirana z alesteričnimi efektorji in kovalentnimi spremembami encimov, ki sodelujejo pri regulaciji.

-Sinteza malonil-CoA

Pot se začne s tvorbo presnovnega posrednika, znanega kot malonil-CoA iz molekule acetil-CoA in ga katalizira večnamenski encim, imenovan acetil-coa carboxilasa.

Ta reakcija je reakcija na dodatek k karboksilni molekuli (-HOH, karboksilacija), ki je odvisna od biotina in se pojavi v dveh korakih:

1. Najprej prenos, odvisen od ATP, karboksila, pridobljenega iz bikarbonata (HCO3-).
2. Nato se CO2 prenese na acetil-coA in nastaja na malonil-CoA.

-Reakcije poti

Pri živalih se tvorba ogljikovih hidratnih verig maščobnih kislin pojavi naprej z zaporednimi kondenzacijskimi reakcijami, ki jih katalizira multi -kritni in večnamenski encim, ki je znan kot maščobna kislina sintaza.

Ta encim katalizira kondenzacijo molekul acetil-CoA in mullonil-CoA molekul, ki nastanejo iz reakcije karboksilaze acetil-CoA, procesa, v katerem se sprosti molekula CO2 za vsak malonil-CoA, ki doda.

Pri gojenju maščobnih kislin se sterificirajo na beljakovine, imenovane "beljakovine acil nosilca" ali ACP, ki tvori tioé z acilnimi skupinami. V In. coli Ta protein je 10 kDa polipeptid, pri živalih pa je del kompleksne sintaze maščobnih kislin.

Vam lahko služi: noxa

Razpad teh vezi Tioéster sprošča velike količine energije, kar omogoča termodinamično gledano pojav kondenzacijskih korakov na biosintetski poti.

Kompleksna sintaza maščobnih kislin

V bakterijah aktivnost sintaze kisline dejansko ustreza šestim neodvisnim encimom, ki uporabljajo acetil-CoA in malonil-CoA za tvorbo maščobnih kislin in s katerimi je povezanih šest različnih encimskih aktivnosti.

Homodimerna in večnamenska kompleksna sintaza maščobnih kislin živali (vir: Boehringer Ingelheim [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Pri sesalcih je na drugi strani sintaza maščobnih kislin večnamenski homodimični encimski kompleks približno 500 kDa molekulske mase, ki ima šest različnih katalitičnih aktivnosti in s katerimi je povezan protein nosilca kisline.

1. korak: Prowter Reakcija

Skupine tiol v cisteinskih odpadkih, odgovornih za zvezo presnovnih posrednikov na encim ACP, je treba pred začetkom sinteze naložiti s potrebnimi kislimi skupinami.

Za to se acetil-CoA acetilna skupina prenese v skupino Tiol (-SH) enega od cisteinskih ostankov podenote ACP maščobne kisline. To reakcijo katalizira podenota ACP-acil-transferaze.

Acetilna skupina se nato iz ACP prenese na drug ostanek cisteina na katalitičnem mestu druge encimske podenote kompleksa, ki je znana kot β-ce-ce-acp-acp-sinta. Tako je encimski kompleks "ječmen" za začetek sinteze.

2. korak: Prenos enotlonil-CoA enot

Malonil-CoA, ki ga proizvaja acetil-CoA karboksilasa. Reakcijo katalizira podenota malonil-ACP-transferaze kompleksa maščobne kisline, ki nato proizvaja malonil-ACP.

Med tem postopkom je malonska skupina povezana z ACP in β-Cotoacil-ACP-Sita prek ester povezave in drugega sulfidla.

3. korak: kondenzacija

Encim β-Zoacil-ACP-SUNTASE katalizira prenos acetilne skupine, ki se mu je pridružila v prehodu "ječmena" proti ogljiku 2 skupine Malonilo, ki je bila v prejšnjem koraku prenesena na ACP.

Med to reakcijo se sprosti molekula CO2, ki izvira iz malonila, kar ustreza CO2, ki ga prispeva bikarbonat v reakciji karboksilacije karboksilaze acetil-CoA. Nato se pojavi acetoacetil-ACP.

4. korak: Zmanjšanje

Podenota β-zoacil-ACP-reduktaza katalizira zmanjšanje NADPH-odvisnega Aceoacetil-ACP.

5. korak: dehidracija

Ta korak tvori trans-α, β-acil-ACP ali ∆2-insaturado-acil-ACP (crratonil-ACP), produkt dehidracije D-β-hidroksibutiril-ACP -Hydratasa.

Kasneje se Cratonil-ACP zmanjša na butiril-ACP z reakcijo, ki je odvisna od NADPH, ki jo katalizira podenota jezna-AC-reduktaza. S to reakcijo je prvi od sedmih ciklov, ki so potrebni za proizvodnjo Palmiail-ACP, ki je predhodnik skoraj vseh maščobnih kislin.

Kako sledijo kasnejše reakcije kondenzacije?

Skupina Butirilo se iz ACP prenese na skupino tiol cisteina v β-ce-ce-ceacil-ACP-Sita, tako da lahko ACP sprejme drugo Malonično skupino iz Malonil-CoA.

Na ta način je reakcija, ki se zgodi.

Palmitail-ACP, ki izhaja iz naslednjih korakov (po dodajanju 5 več malonskih enot), se lahko sprosti kot prosta palmitinska kislina, zahvaljujoč aktivnosti encim tioesteraze, ga je mogoče prenesti na COA ali vključiti v fosfatidno kislino za Sintezna pot fosfolipidov in triacilgliceridov.

Struktura palmitinske kisline (vir: Andel, prek Wikimedia Commons)

Sintaza maščobnih kislin večine organizmov se ustavi pri sintezi palmiail-ACP, glede na to, da je katalitično mesto β-cetoacil-acp-sintaze konfiguracijo, v kateri je mogoče namestiti samo maščobne kisline te dolžine.

Kako so maščobne kisline neparnega števila ogljikovih atomov?

Te so razmeroma pogoste v morskih organizmih in jih sintetizira tudi kompleksna sintaza maščobnih kislin. Vendar se reakcija ječmena pojavlja z daljšo molekulo, propionil-ACP, treh ogljikovih atomov.

Kje in kako so maščobne kisline daljših verig?

Palmitinska kislina, kot je bilo komentirano, služi kot predhodnik za številne nasičene in nenasičene maščobne kisline daljših verig. Postopek "raztezanja" maščobnih kislin se pojavi v mitohondrijih, medtem ko se vnos nenasičenosti v bistvu pojavi v endoplazemskem retikulu.

Številni organizmi svoje nasičene maščobne kisline spremenijo v nenasičene kot prilagoditev nizkim okoljskim temperaturam, saj to omogoča, da ohranijo fuzijsko točko lipidov pod temperaturo okolice.

Lastnosti maščobnih kislin

Številne lastnosti maščobnih kislin so odvisne od njihove dolžine verige ter prisotnosti in števila nenasičenosti:

Vam lahko služi: teorija abiotske sinteze: glavne značilnosti

- Nenasičene maščobne kisline imajo nižje talilne točke kot nasičene maščobne kisline iste dolžine.

- Dolžina maščobnih kislin (število ogljikovih atomov) je obratno sorazmerna s fluidnostjo ali prožnostjo molekule, to je najbolj "kratke" molekule bolj tekoče in obratno.

Na splošno so tekoče maščobne snovi sestavljene iz maščobnih kislin s kratkimi verigami in z nenasičenostjo.

Rastline imajo obilno količino nenasičenih maščobnih kislin, pa tudi živali, ki živijo pri zelo nizkih temperaturah, saj ti kot sestavni deli lipidov, ki so prisotni v celičnih membranah, dajejo večjo tekočnost v teh pogojih.

V fizioloških pogojih je prisotnost dvojne vezi v ogljikovodični verigi maščobne.

Prisotnost dvojnih vezi v maščobnih kislinah, povezanih z lipidnimi molekulami.

Primer tvorbe MYLA maščobnih kislin s karboksilnimi skupinami, ki so izpostavljene vodnemu okolju (vir: Benutzer: Anderl [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/)] prek Wikimedia Commons)

Topnost maščobnih kislin se zmanjšuje, ko se dolžina njene verige povečuje, zato so obratno sorazmerne. V vodnih in lipidnih mešanicah so maščobne kisline povezane v strukturah, znanih kot miceli.

Micela je struktura, v kateri so alifatske verige maščobnih kislin "zaprte", s čimer "izgovarjajo" vse molekule vode in na površini so skupine karboksilov.

Nomenklatura

Nomenklatura maščobnih kislin je lahko nekoliko zapletena, še posebej, če se nanaša na skupna imena, ki jih prejmejo, ki so pogosto povezana z neko fizikalno -kemijsko lastnostjo, s krajem, kjer so, ali druge značilnosti.

Številni avtorji menijo, da so zaradi terminalne karboksilne skupine te molekule ionizirane na fiziološki pH, jih je treba označiti kot "karboksilate" z uporabo odpovedi "Ato ".

Po sistemu IUPAC je naštevanje ogljikovih atomov maščob. Verižni terminalni metil vsebuje ogljikov atom ω.

Na splošno jim v sistematični nomenklaturi dobi ime "starševskega" ogljikovodika (ogljikovodik z enakim številom ogljikovih atomov) in njihov zaključek se nadomesti "tudi" "Oico", Če gre za nenasičeno maščobno kislino, se doda zaključek "Megla".

Razmislite na primer primer maščobne kisline 18 ogljikovih atomov (C18):

- Ker je ogljikovodik z enako količino ogljikovih atomov znan kot Octadecano, se imenuje nasičena kislina "Oktadekanska kislina"O dobro"Octadecanoato”In njegovo skupno ime je stearinska kislina.

- Če imate dvojno vez med neki pari ogljikovih atomov v njegovi strukturi, je znana kot "Oktadecenojska kislina"

- Če imate dva dvojna c res c - c, potem se imenuje "Octadecadienojska kislina" In če imate tri "Octadecatrienojska kislina".

Če želite povzeti nomenklaturo, nato uporabite 18: 0 za 18 -ogljikovo maščobno kislino in brez dvojne vezi (nasičene) in, odvisno od stopnje nenasičenosti, potem je namesto nič zapisano 18: 1 za molekulo z molekulo z nenasičenostjo, 18: 2 za enega z dvema nenasičenosti in tako naprej.

Če želite določiti med katerimi ogljikovimi atomi so dvojne vezi v nenasičenih maščobnih kislinah, se simbol ∆ uporablja s numerično raziskavo, ki označuje mesto nenasičenosti in predpone "Cis" "Trans", odvisno od konfiguracije tega.

Reference

1. Badui, s. (2006). Kemija hrane. (In. Quintanar, ed.) (4. izd.). Mehika d.F.: Pearson Education.
2. Garrett, r., & Grisham, c. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, ZDA: Brooks/Cole. Cengage učenje.
3. Mathews, c., Van Holde, k., & Ahern, k. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
4. Murray, r., Bender, d., Botham, k., Kennelly, str., Rodwell, v., & Weil, P. (2009). Harperjeva ilustrirana biokemija (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
5. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Omega izdaje (5. izd.).
6. Rawn, j. D. (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Založniki Neil Patterson.
7. Tvrzicka, e., Kremmyda, l., Stankova, b., & Zak, do. (2011). Maščobne kisline kot biološki sklopi: njihova vloga pri presnovi človeka, zdravju in bolezni- pregled. 1. del: klasifikacija, prehranski viri in biološke funkcije. Biomed Pap Med FAC Univ Palacky Olomouc češki repub, 155(2), 117-130.