Kw.tłuszczowe uzupełn 4 funkcje fizjologiczne:
- stan materiał budulc fosfo i glikolipidów wyst w błonach kom i organellach
-wiele białek zawiera kowalencyjniezwiązane kw tłuszczowe
-w formie triacylogliceroli są gromadzone jako zapas paliwa
-pochodne kw tłuszczowych pełnia funkcje hormonalne.
Łańcuch alkilowy może być nasycony lub nienasycony, wiązania podwójne maja konfig trans i w kw wielonienasyc oddziel są gr CH2.
W warunkach fizjologicznych kw tłuszczowe są zjonizowane określane jako aniony.
Triacyloglikole są dobrym źródłem energii, bo zawierają wysoce zredukowane kw. tłuszczowe i magazynowane w postaci nieuwodnionej.
Zapas paliwa metabolicznego: u ssaków głównym miejscem gromadzenia triacylogliceroli jest cytozol kom. tłuszczowych. 1szy etap w katabol tłuszczów jest hydroliza przez lipazę triacyloglicerolową: triacyloglicerol + 3H2O -> glicerol + kw. tłuszczowe.
Wykorzystanie triacylogliceroli przyjmowanych z pokarmem: aktywność lipazy w kom. tłuszcz regulują hormony. Adrenalina i glukagon stymulują cykllazę adenylanowa. Enzym regulowany jest przez fosfo i defosforylację.
Regulację cyklazy adenylonowej: Insulina obniża poziom CAMP co sprzyja defosforylacji.
Zwiększone stężenie CAMP aktywuje kinazę białkową A, która aktywujelipazę poprzez fosforylację i wzrasta lipoliza. Przez to zwiększa się stęż kw. tłuszczowych we krwi i wzrasta aktywność β- oksydacji. Insulina hamujie aktywność lipazy. Wytworzony podczas lipolizy glicerol ulega fosforylacji i utlenieniu do fosfodihydroksyacetonu.
Utlenianie kw. tłuszczowych w szlaku β- oksydacji.
Utlenianie to zachodzi w mitochondriach. Kw. tłuszczowe przed wniknięciem do mitochon ulegają aktywacji na zewn błonie mitochodrialnej przez tworzenie wiązania tioestrowego między gr -COO- kwasu i gr -SH koenzymu A. Źródłem energii jest ATP a reakcję katalizuje tiokinaza. Metabolitem pośred jest acyloadenylan. Zaktywowane długołańc kw. tłuszczowe przenoszone są do mitoch po sprzężeniu wiązaniem wysokoenergetycznym z karnityną. Reakcję kataliz acylotransferaza karnitynowa I. Nośnikiem acylokarniny jest translokaza. W matriks gr acylowa jest z powrotem przenoszona na CoA z udziałem acylotransferazy karnitynowej II. Nasycony kw. tłuszczowy w formie acylo- CoA ulega rozkładowi w sekwencji 4 powtarzających się reakcji zwanych β- oksydacją.
β- oksydacja: reakcję katalizuje dehydrogeneza acylo- CoA przenosząca elektrony na FAD CΔG niewystarczające do redukcji NAD+, -uwodnienie podwójnego wiązania z udziałem enoilo- CoA, -utlenianie z udziałem dehydrogenezy α- 3- hydroksy acylo- CoA wspłodziałającej z NAD+ , -rozszczepienie 3- ketoacylo- CoA przez acylotransferazę acetylo- CoA z udziałem CoA- SH, powstaje acetylo- CoA oraz acylo- CoA krótszy o 2 atomy węgla.
Wydajność energetyczna utleniania kw. tłuszczowych: palmitoilo- CoA + 7FAD + 7NAD+ + 7CoA-SH + 7H2O -> 8 acetylo- CoA + 7FADH2 + 7NADH+ + 7H+ powstaje 106 cząsteczek ATP.
Utlenianie nienasyconych kw. tłuszczowych (palmitynian): w tym procesie acylo- CoA przechodzi 3 obroty cyklu β- oksydacji jak kw. nasycony, lecz przed przemianą cis- Δ2 -enoilo ulega przekształc przy udziale izomerazy do trans- Δ2- enoilo- CoA. Utlenianie wymaga dodatkowo reduktazy i izomerazy. Produktem końcowym jest propionylo- CoA.
Ciała ketonowe- (duże stęż we krwi nieleczonych diabetyków) acetooctan, D- 3- hydroksymaślan i aceton. Powstawanie: -kondensują 2 cząst acetyl- CoA tworząc acetoacetylo- CoA, reakcję katalizuje acetylotransferaza acetylo- CoA, -acetoacetylo- CoA reaguje z acetylo- CoA i H2O dając 3- hydroksy- 3- metyloglutorylo- CoA i wolny CoA, -rozszczepienie 3- hydroksy- 3- metyloglutorylo- CoA do acetooctanu i acetylo- CoA, -w matriks mitochond acetooctan redukowany jest do D- hydroksymaslanu, -acetooctan ulega spontanicznej dekarboksylacji do acetonu. Aceton i 3- hydroksymaślan wytwarza wątroba- ważne metabolity w mięśniu sercowym.
Synteza kw. tłuszczowych- polega na kondensacji dwuwęglowych jednostek, jednak nie jest prostym odwróceniem β-oksydacji . Różnice miedzy rozpadem a syntezą:
1 synteza zachodzi w cytozolu a rozpad w mitoch
2 związki pośrednie są kowalencyjnie związ z hydrosulfidowa gr białkowego nośnika grup acylowych, w rozpadzie z CoA
3 w organizmach enzymy syntezy poł są w 1 łańcuch polipeptydowy, enz degr nie są rasocjowane
4 w syntezie związ redukującym jest NADPH, a w degradacji NAD+ i FAD
6 łańcuch kw. tłuszcz ulega przez sukcesywne dołączanie jednoste dwuwęglowych pochodzących z jednostki trójwęgl.
Potrzebny do syntezy kw. tłuszcz acetylo- CoA przenoszony jest z mitochondrium do cytozolu za pośred cytrynianu i wytworzony jest NADPH. Część wykorzystyw NADPH pochodzi z cyklu pentozofosforanów.
1szym etapem w biosyntezie kw. tłuszcz jest karboksylacja acetylo- CoA i utworzenie malonylo- CoA: CH3-CO- CoA +ATP +HCO3- -> -COO- CH2- CO-CoA + ADP +Pi + H+
Metabolity pośredni w synt kw. tł łączą się przez gr tiolową fosfopantotenianu z ACP. Reakcje syntezy kw. tł w org wyższych przebiegają podobnie jak u bakterii:
1 utworzenie acetylo- ACP i molonylo- ACP przy udziale transacetylazy acetylowej i transacetylazy malonylowej
2 reakcję kondensacji katalizowaną przez syntezę 3- oksoacylo- ACP napędza dekarboksylacja malonianu
3 3- hydroksybutyrylo- ACP powst wskutek redukcji acetoacetylo- ACP przez reduktazę β-ketoacylo- ACP ma konfigur D
4 odwodnienie katalizowane przez dehydratazę 3-hydroksyacylo- ACP prowadzi do utworzenia krotonylo- ACP
5 reduktaza enoilo-ACP z udziałem NADPH redukuje krotonylo-ACP do butynylo-ACP kończąc 1szy obrót cyklu.
W 2 cyklu butyrylo-ACP kondensuje z malonylo-ACP tworząc C6-β- ketoacylo-ACP i powtarzane są następ reakcje aż do uzyskania C16-acylo-ACP który ulega hydrolizie przez tioesterazę do palmitynianu i ACP.
Synteza kw. tłuszcz u eukariotów przebiega podobnie, jednak 7 enzymów i ACP tworzą kompleks zwany syntezą kw. tłuszcz. Kompleks zawiera transferazę acetylową, transferazę malonylowa, syntezę β-ketoacylową, reduktazę β-ketoacylową, dehydratazę, reduktaze enoilową i tioesterazę.
Nasilenie syntezy kw. tłuszcz obserwuje się gdy w kom nagromadzaja się węglowodany, a brakuje kw. tłuszcz
Wydłużanie łańcucha kw. tłuszcz i tworzenie wiązań podwójnych: u eukariotów głównym produktem syntezy kw. tł jest palmitynian, który może podlegać elongacji przez enzymy zlokaliz na zewnętrz powierzchni retikulum endopl. Wiązania podwójne tworzone są w cząsteczkach acylo-CoA dzięki reakcji utleniania z wykorzystaniem tlenu cząsteczkowego NADH lub NADPH. Reakcja katalizowana jest przez kompleks enzymatyczny związany z błona: reduktazę cytochromu b5 zależną od NADH, cytochrom b5 i desaturazę.
Synteza triacylogliceroli: powstają w cząsteczkach acylo-Coa i 3-fosfoglicerolu w następ reakcjach:
1 acetylotransferaza 3-fosfoglicerolowa katalizuje przeniesienie reszty acylowej a pozycję 1 i powstaje kwas lizofosfatydowy
2 acylacja przez acylotransferazę pozycji 2 i powstaje kw. fosfatydowy
3 fosfataza odszczepia resztę fosforanową i powst diacyloglierol
4 acylotransferaza diacyloglicerolowa przyłącza 3 eszte acylową i powstaje triacylo glicerol.