Tłuszcze
to estry kwasów tłuszczowych i alkoholu trójhydroksylowego - glicerolu. Właściwości tłuszczów zależą od rodzaju kwasów tłuszczowych w nich związanych. Charakterystyczna cechą kw. Tłuszczowych jest długi łańcuch alifatyczny, nadający im charakter hydrofobowy, oraz 1 gr. Karboksylową.
Właściwości fizyczne i chem. tłuszczy
są nierozpuszczalne w wodzie, a rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych. Czyste tłuszcze są substancjami bezbarwnymi i bezwonnymi. Rozróżniamy tłuszcze :
-ciekłe, w skład których wchodzą glicerydy wyższych nienasyconych kwasów tłuszczowych. np.tran, oleje roślinne-stale, w skład których wchodzą glicerydy wyższych nasyconych kwasów tłuszczowych, np. łój , sadło.
Tłuszcze proste stanowią materiał, zapasowy organizmu zlokalizowany w tkance tłuszczowej, a tłuszcze złożone są składnikami błon komórkowych , które warunkują ich sprawne działanie. Spełniają w organizmie rolę amortyzatorów łagodzących wstrząsy narządów wewnętrznych (np. gałki ocznej, nerek) przy gwałtownych ruchach ciała, oraz stanowią izolację cieplną.
Trawienie tłuszczy:
tłuszcze właściwe najczęściej trawione są pod postacią trójglicerydów. Proces trawienia dokonuje się głównie w dwunastnicy i katalizowany jest przez lipazę trzustki. Lipaza jest rozpuszczalna w wodzie., lecz jej substraty nie. Dlatego enzym ten może atakować wyłącznie cząsteczki dostępne na powierzchni masy tłuszczu . Sole żółciowe zmniejszają napięcie powierzchniowe emulgując wielkie krople tłuszczu do postaci drobnych kropelek. Zwiększa to znacznie powierzchnie tłuszczu eksponowaną na działanie lipazy, co przyspiesza tempo trawienia. Warunki panujące w jelicie nie stwarzają optymalnego środowiska dla całkowitej tłuszczów do glicerolu i kwasów tłuszczowych. Wśród produktów trawienia tłuszczów są także monoglicerydy i diglicerydy. Część tłuszczu pozostaje nie strawiona, w postaci trójglicerydów, z których pewna ilość jest wchłaniana do krwi w takiej formie.
Lipoproteiny- to białka zawierające w swym składzie lipidy, są. elementami składowymi błon cytoplazmatycznych, a także wchodzą w skład L i B globulin osocza krwi. Biorą udział w transporcie trójglicerydu i cholesterolu.
—lipoproteiny o wysokiej gęstości (HDL) — zapobiegają odkładaniu się cholesterolu w naczyniach krwionośnych
—lipoproteiny o niskiej gęstości (LDL) - zawierają znaczna ilość cholesterolu i odpowiadają za odkładanie się cholesterolu w naczyniach tętniczych .
Enzymy lipolityczne- to lipazy i fosfolipazy, które są pochodzenia trzustkowego , nie rozpuszcaja się w tłuszczach , ale rozpuszczają się w wodzie i dlatego działają na powierzchni tłuszczów . Działają one na wiązania estrowe najłatwiej dostępne , czyli wiązania zewnętrzne. Przy środkowym atomie węgla wiązania są trudno dostępne. W wyniku działania tych enzymów powstają : monogicerol (-z zestryfikowanym ciągle środkowym wiązaniem) i wolne kwasy tłuszczowe
Rola karnityny w transporcie kwasów tłuszczowych z cytoplazmy do mitochondrium- rozkład kwasów tłuszczowych jest procesem tlenowym i przebiega w mitochondriach. Poprzedza je aktywacja, I etap przemiany kwasów tłuszczowych, która zachodzi w cytoplazmie. Polega ona na połączeniu reszty acetylowej kwasu tłuszczowego koenzymem A. Reakcja ta zachodząca w 2 etapach jest katalizowana przez enzymy z grupy tiokinaz. Zlokalizowane na zewnętrznej stronie błony mitochondrialnej. Wewnętrzna błona mitochondrialna jest nieprzepuszczalna dla rzet acetylowych wolnych, jak i połączonych z koenzymem A. Aby pokonać ta przeszkodę, istnieje specyficzny układ enzymatyczny, który za pomocą karnityny transportuje reszty acetylowi do wewnątrz mitochondiów. Podawanie karnityny w diecie jest korzystne, gdyż powoduje stałe utrzymanie się stężenia tego związku oraz dodatni wpływa transport grup arylowych przez błonę mitochondrialną.
β-Oksydacja
obejmuje kolejno 4 następujące po sobie reakcje mające charakter cyklu. Za każdym przebiegiem cyklu łańcuchów. Tłuszczowych zostaje skrócony o dwa atomy węgla tj odłączone zostają COOH i węgiel α a przy węglu β powstaje COOH. Jednostka 2-węglowa odłącza się przy tym w postaci CH3CO-S-CoA
Etapy β-oksydacji
Etap-1 przy udziale 1 cząsteczki ATP zostaje przyłączony COA(aktyw. Kw. Tł.)
Etap-2 redukcja FAD do FADH2; otrzymujemy 2 cząsteczki ATP; a łańcuch węglowy zostaje utleniony.
Etap-3 następuje transport za pomocą karnityny, która pokonuje barierę błony mitochondrialnej.
Etap-4 uwodornienie - przyłącza się H2O i powstaje hydroksyketokwas
Etap-5 odwodornienie - oderwanie H2, do którego przyłącza się NAD i powstaje NADH, odłącza się także CoA.
Rola karnityny w transporcie Acetylo-CoA do mitochondrium:
Połączenie acetyloCoA nie przenikają przez błonę mitochondrialna. KW. Tłuszczowe dostają się do mitochondrium prawdopodobnie w postaci związanej estrowo z pochodną trójmetyloaminy, zwana karnityna. Karnityna wiąże acyl z acylo-S-CoA za pośrednictwem gr. OH z zachowaniem wysoko energetycznego wiązania:
(CH3)=N-CH2-CH-CH2-COOH
|
O-CO-CH2-CH2-R
Po przejściu przez błonę mitochondrialna acyl powraca do postaci związanej z CoA.
Bilans energetyczny β-oksydacji
FADH-2ATP
NADH-3ATP
=5ATP+12cz. ATP (cykl Krebsa)
=17ATP
przykład do rozwiązania kw. Stearynowego C18
18/2-1=8obrotów
8x5ATP=40ATP
18/2=9acetyloCoA
9x12=108ATP
108ATP+40ATP =148ATP-1=147ATP
Biosynteza kwasów tłuszczowych
Prekursorem syntezy kwasów tłuszczowych jest acetylo COA który wchodzi na szlak syntezy przy współudziale ATP i CO2. W skutek karboksylacji (dołączenia COOH) powstaje reszta kw. HOOC-CH2-COOH połączona wiązaniem tioestrowm z CoA czyli malanylo-CoA. Reakcję katalizuje karboksylaza acetyloCoA z klasy ligaz, której grupa prostetyczna biotyna. Synteza kw. Tł. Odbywa się przez sukcesywne dodawanie podjednostek dwu węglowych do malanylo-CoA. Proces ma charakter cykliczny. Składa się z 7 reakcji których kolejny przebieg powoduje wydłużenie łańcucha o kolejne 2 grupy CH2 za każdym obrotem cyklu.
Cykl jest katalizowany przez 7 enzymów wchodzących w skład wieloenzymatycznego kompleksu 7 lub 8-krotne powtórzenie cyklu powoduje stworzenie kwasu palamitynowego względnie stearynowego. Kompleks wieloenzymatyczny syntezy działa w cytoplazmie.
Dalsze przedłużenie łańcucha może być kontynuowane w mitochondriach. Karnityna wiąże acyl z acylo-S CoA za pośrednictwem grup OH z zachowaniem wysoko energetycznego wiązania. Proces biosyntezy tłuszczy i β-oksydacji są odgrodzone barierą błony mitochondrialnej lecz mogą się komunikować za pośrednictwem acylokarnityny.
Różnice pomiędzy B- oksydacją, a biosyntezą
B-oksydacja: Biosynteza:
- proces utleniania - proces redukcji
- zachodzi w mitochondrium - zachodzi w cytoplazmie
- utlenianie- uwodnienie- utlenianie - redukcja-odwodnienie- redukcja
- skraca łańcuch o 2 atomy węgla - wydłuża łańcuch o 2 atomy węgla
- zachodzi utlenianie(reakcja kataboliczna) - zachodzi redukcja(reak.anabol.)
- FAD przekształca się w FADH2 i NAD na NADH - NADPH przekształca się w NADP+
- odrębne układy enzymatyczne w mitochondriach