Det fedtsyrer er organiske makromolekyler afledt af kulbrinter, som er sammensat af lange kæder af carbon og hydrogenatomer, der er hydrofobe (de er fedtopløselige) og er det strukturelle grundlag for fedt og lipider.
De er meget forskellige molekyler, der adskiller sig fra hinanden ved længden af deres carbonhydridkæder og tilstedeværelsen, antallet, placeringen og / eller konfigurationen af deres dobbeltbindinger..
I lipider fra dyr, planter, svampe og mikroorganismer, såsom bakterier og gær, er mere end 100 forskellige klasser af fedtsyrer blevet beskrevet og anses for at være arter og vævsspecifikke i de fleste levende væsener.
De olier og fedtstoffer, som mennesket indtager dagligt, er af animalsk eller vegetabilsk oprindelse, de består hovedsageligt af fedtsyrer.
Artikelindeks
Fedtsyremolekyler udfører vigtige funktioner på mobilniveau, hvilket gør dem til essentielle komponenter, og da nogle af dem ikke kan syntetiseres af dyr, skal de få dem fra kosten.
Fedtsyrer er ualmindelige som frie arter i cellecytosolen, så de findes generelt som en del af andre molekylære konjugater såsom:
- Lipider, i biologiske membraner.
- Triglycerider eller fedtsyreestere, der tjener som reserver i planter og dyr.
- Voks, der er faste estere af langkædede fedtsyrer og alkoholer.
- Andre lignende stoffer.
Hos dyr opbevares fedtsyrer i cellernes cytoplasma som små dråber fedt sammensat af et kompleks kaldet triacylglycerol, som ikke er andet end et glycerolmolekyle, som det i hvert af dets atomer af kulstof har bundet til en fedtsyrekæde af esterforbindelser.
Mens bakterier besidder korte og normalt monoumættede fedtsyrer, er det i naturen almindeligt at finde fedtsyrer, hvis kæder har lige antal carbonatomer, normalt mellem 14 og 24, mættede, enumættede eller flerumættede..
Fedtsyrer er amfipatiske molekyler, dvs. de har to kemisk definerede regioner: en hydrofil polær region og en hydrofob apolar region..
Den hydrofobe region består af en lang carbonhydridkæde, der kemisk set ikke er meget reaktiv. På den anden side er den hydrofile region sammensat af en terminal carboxylgruppe (-COOH), der opfører sig som en syre.
Denne terminale carboxylgruppe eller carboxylsyre ioniseres i opløsning, er stærkt reaktiv (kemisk set) og er meget hydrofil og repræsenterer således et kovalent bindingssted mellem fedtsyren og andre molekyler..
Længden af carbonhydridkæderne af fedtsyrer har normalt lige antal carbonatomer, og dette er tæt knyttet til den biosyntetiske proces, hvormed de produceres, da deres vækst forekommer i par carbonatomer..
De mest almindelige fedtsyrer har kæder på mellem 16 og 18 carbonatomer, og hos dyr er disse kæder ikke forgrenede.
Fedtsyrer klassificeres i to store grupper efter arten af de bindinger, der sammensætter dem, det vil sige i henhold til tilstedeværelsen af enkeltbindinger eller dobbeltbindinger mellem kulstofatomer i deres carbonhydridkæder.
Der er således mættede og umættede fedtsyrer.
- Mættede fedtsyrer har kun enkelte carbon-carbonbindinger, og alle deres carbonatomer er "mættede" eller bundet til brintmolekyler..
- Umættede fedtsyrer har en eller flere carbon-carbon dobbeltbindinger, og ikke alle disse er bundet til et hydrogenatom.
Umættede fedtsyrer er også opdelt efter antallet af umættede (dobbeltbindinger) i enumættede, dem med kun en dobbeltbinding og flerumættede, dem med mere end en.
De har normalt mellem 4 og 26 kulstofatomer forbundet med enkeltbindinger. Dets smeltepunkt er direkte proportionalt med kædelængden, det vil sige dens molekylvægt.
Fedtsyrer, der har mellem 4 og 8 carbonatomer, er flydende ved 25 ° C og er dem, der udgør spiselige olier, mens de med mere end 10 carbonatomer er faste.
Blandt de mest almindelige er laurinsyre, som er rigelig i palme- og kokosnødkerneolier; palmitinsyre, der findes i palme, kakao og svinefedt og stearinsyre, findes i kakao og hydrogenerede olier.
De er fedtsyrer med meget mere stabilitet end umættede fedtsyrer, især mod oxidation, i det mindste under fysiologiske forhold.
Fordi enkelte kulstof-kulstofbindinger kan rotere frit, er mættede fedtsyrer meget fleksible molekyler, selvom sterisk hindring gør den fuldt udstrakte struktur den mest energisk stabile..
Disse fedtsyrer er meget reaktive og udsat for mætning og oxidation. De er almindelige i planter og marine organismer. Dem med kun en dobbeltbinding er kendt som monoumættede eller monoenoiske, mens de med mere end to er kendt som polyeniske eller flerumættede..
Tilstedeværelsen af dobbeltbindinger er almindelig mellem kulstofatomer mellem position 9 og 10, men dette betyder ikke, at monoumættede fedtsyrer med en umættethed i en anden position ikke findes.
I modsætning til mættede er umættede fedtsyrer ikke opført fra den terminale carboxylgruppe, men i henhold til positionen for den første C-C dobbeltbinding, således at de er opdelt i to grupper, omega-6 eller ω6 syrer og omega-3. eller ω3.
Omega-6-syrer har den første dobbeltbinding ved kulstofnummer 6, og omega-3-syrer har den ved kulstofnummer 3. Navnet ω gives ved dobbeltbindingen tættest på den endelige methylgruppe.
Dobbeltbindinger kan også findes i to geometriske konfigurationer kendt som "cis " Y "trans".
De fleste af de naturlige umættede fedtsyrer har konfiguration "Cis”Og dobbeltbindingerne af fedtsyrer til stede i kommercielle (hydrogenerede) fedtstoffer findes i "trans".
I flerumættede fedtsyrer er to dobbeltbindinger normalt adskilt fra hinanden med mindst en methylgruppe, det vil sige et carbonatom bundet til to hydrogenatomer..
Fedtsyrer har flere funktioner i levende organismer, og som nævnt ovenfor er en af deres væsentlige funktioner som en væsentlig del af lipider, som er hovedkomponenterne i biologiske membraner og en af de tre mest almindelige biomolekyler i organismer. Levende i forbindelse med protein og kulhydrater.
De er også fremragende energisubstrater, takket være hvilke store mængder energi opnås i form af ATP og andre mellemliggende metabolitter..
I betragtning af at dyr for eksempel ikke er i stand til at opbevare kulhydrater, repræsenterer fedtsyrer den vigtigste energikilde, der kommer fra oxidationen af sukker, der forbruges i overskud.
Mættede kortkædede fedtsyrer i tyktarmen deltager i stimulering af absorptionen af vand og natrium-, chlorid- og bicarbonationer; Derudover har de funktioner i produktionen af slim, i spredning af kolonocytter (tyktarmsceller) osv..
Umættede fedtsyrer er især rigelige i spiselige vegetabilske olier, som er vigtige i kosten for alle mennesker.
Andre deltager som ligander af nogle proteiner med enzymatiske aktiviteter, så de er vigtige med hensyn til deres virkning på energimetabolismen i cellerne, hvor de findes..
Nedbrydningen af fedtsyrer er kendt som β-oxidation og forekommer i mitokondrier af eukaryote celler. Tværtimod forekommer biosyntese i cytosol af dyreceller og i kloroplaster (fotosyntetiske organeller) af planteceller..
Det er en proces afhængig af acetyl-CoA, malonyl-CoA og NADPH, den forekommer i alle levende organismer og hos "højere" dyr såsom pattedyr. For eksempel er det meget vigtigt i lever- og fedtvæv såvel som i brystkirtlerne..
NADPH anvendt til denne vej er hovedsageligt et produkt af de NADP-afhængige oxidationsreaktioner af pentose-phosphatvejen, mens acetyl-CoA kan komme fra forskellige kilder, for eksempel fra den oxidative decarboxylering af pyruvat, fra Krebs-cyklus og β-oxidation af fedtsyrer.
Den biosyntesevej, som den for β-oxidation, er stærkt reguleret i alle celler af allosteriske effektorer og kovalente modifikationer af enzymer, der deltager i regulering..
Vejen begynder med dannelsen af et metabolisk mellemprodukt kendt som malonyl-CoA fra et acetyl-CoA-molekyle og katalyseres af et multifunktionelt enzym kaldet acetyl-CoA-carboxylase..
Denne reaktion er en additionsreaktion af et biotinafhængigt carboxylmolekyle (-COOH, carboxylering) og forekommer i to trin:
Hos dyr forekommer dannelsen af kulhydratkæder af fedtsyrer yderligere gennem sekventielle kondensationsreaktioner katalyseret af et multimert og multifunktionelt enzym kendt som fedtsyresyntase..
Dette enzym katalyserer kondensationen af en acetyl-CoA-enhed og flere malonyl-CoA-molekyler, der produceres ud fra acetyl-CoA-carboxylasereaktionen, en proces, hvorved et molekyle CO2 frigøres for hver malonyl-CoA, som det tilføjer.
De voksende fedtsyrer esterificeres til et protein kaldet "acylbærerprotein" eller ACP, der danner thioestere med acylgrupper. På E coli dette protein er et 10 kDa polypeptid, men hos dyr er det en del af fedtsyresyntasekomplekset.
Bruddet på disse thioesterbindinger frigiver store mængder energi, hvilket gør det muligt termodynamisk set forekomsten af kondensationstrin i den biosyntetiske vej..
I bakterier svarer fedtsyresyntaseaktivitet faktisk til seks uafhængige enzymer, der bruger acetyl-coA og malonyl-coA til dannelse af fedtsyrer, og som seks forskellige enzymatiske aktiviteter er forbundet med.
I pattedyr er derimod fedtsyresyntase et multifunktionelt homodimert enzymkompleks med en molekylvægt på omkring 500 kDa, som har seks forskellige katalytiske aktiviteter, og som acylbærerproteinet forbinder.
Thiolgrupperne i cysteinresterne, der er ansvarlige for bindingen af metaboliske mellemprodukter til ACP-enzymet, skal fyldes med de nødvendige acylgrupper inden begyndelsen af syntesen..
Til dette overføres acetylgruppen i acetyl-coA til thiolgruppen (-SH) i en af cysteinresterne i ACP-underenheden af fedtsyresyntase. Denne reaktion katalyseres af ACP-acyl-transferase-underenheden..
Acetylgruppen overføres derefter fra ACP til en anden cysteinrest på det katalytiske sted i et andet enzym underenhed af komplekset kendt som β-ketoacyl-ACP-syntase. Således "primes" enzymkomplekset for at begynde syntese..
Malonyl-CoA, der produceres af acetyl-CoA-carboxylase, overføres til thiolgruppen i ACP, og under denne reaktion går CoA-delen tabt. Reaktionen katalyseres af malonyl-ACP-transferase-underenheden af fedtsyresyntasekomplekset, som derefter producerer malonyl-ACP.
Under denne proces er malonylgruppen bundet til henholdsvis ACP og β-ketoacyl-ACP-syntase gennem en ester og en anden sulfhydrylbinding..
Enzymet β-ketoacyl-ACP-syntase katalyserer overførslen af den acetylgruppe, der var bundet til den i "priming" -trinnet til 2-carbon i malonylgruppen, der i det foregående trin blev overført til ACP.
Under denne reaktion frigøres et CO2-molekyle fra malonyl, hvilket svarer til CO2 tilvejebragt af bicarbonat i carboxyleringsreaktionen af acetyl-CoA-carboxylase. Acetoacetyl-ACP produceres derefter.
Β-ketoacyl-ACP-reduktase-underenheden katalyserer den NADPH-afhængige reduktion af acetoacetyl-ACP og danner derved D-β-hydroxybutyryl-ACP.
I dette trin dannes trans-α, β-acyl-ACP eller ∆2-umættet-acyl-ACP (cratonyl-ACP), et produkt af dehydrering af D-β-hydroxybutyryl-ACP ved virkningen af enoyl- underenhed. ACP-hydratase.
Senere reduceres cratonyl-ACP til butyryl-ACP ved en NADPH-afhængig reaktion katalyseret af enoyl-ACP-reduktase-underenhed. Denne reaktion afslutter den første af syv cyklusser, der er nødvendige for at producere palmitoyl-ACP, som er en forløber for næsten alle fedtsyrer..
Butyrylgruppen overføres fra ACP til thiolgruppen i en cysteinrest i β-ketoacyl-ACP-syntase, med hvilken ACP er i stand til at acceptere en anden malonylgruppe fra malonyl-CoA.
På denne måde er reaktionen, der opstår, kondensationen af malonyl-ACP med buturyl-β-ketoacyl-ACP-syntase, hvilket giver anledning til β-ketohexanoyl-ACP + CO2.
Palmitoyl-ACP, der opstår fra de efterfølgende trin (efter tilsætning af yderligere 5 malonyl-enheder) kan frigøres som fri palmitinsyre takket være aktiviteten af thioesteraseenzymet, den kan overføres til CoA eller inkorporeres i phosphatidsyre til phospholipid og triacylglyceridsyntesevej.
Fedtsyresyntasen fra de fleste organismer stopper ved syntesen af palmitoyl-ACP, da det katalytiske sted i β-ketoacyl-ACP-syntase-underenheden har en konfiguration, hvor kun fedtsyrer af den længde kan optages.
Disse er relativt almindelige i marine organismer og syntetiseres også af et fedtsyresyntasekompleks. Imidlertid sker "priming" -reaktionen med et længere molekyle, propionyl-ACP, med tre carbonatomer..
Palmitinsyre fungerer som diskuteret som en forløber for mange mættede og umættede fedtsyrer med længere kæde. Processen med "forlængelse" af fedtsyrer forekommer i mitokondrier, medens introduktionen af umættede i det væsentlige forekommer i det endoplasmatiske retikulum.
Mange organismer omdanner deres mættede fedtsyrer til umættede som en tilpasning til lave omgivelsestemperaturer, da dette gør det muligt for dem at holde lipids smeltepunkt under stuetemperatur..
Mange af fedtsyrernes egenskaber afhænger af deres kædelængde og tilstedeværelsen og antallet af umættede:
- Umættede fedtsyrer har lavere smeltepunkter end mættede fedtsyrer af samme længde.
- Længden af fedtsyrer (antallet af carbonatomer) er omvendt proportional med molekylets fluiditet eller fleksibilitet, dvs. de "kortere" molekyler er mere flydende og omvendt..
Generelt er flydende fede stoffer sammensat af kortkædede fedtsyrer med tilstedeværelse af umættede stoffer.
Planter har rigelige mængder umættede fedtsyrer såvel som dyr, der lever ved meget lave temperaturer, da disse, som komponenter i lipiderne, der findes i cellemembraner, giver dem større fluiditet under disse betingelser..
Under fysiologiske forhold forårsager tilstedeværelsen af en dobbeltbinding i en fedtsyres carbonhydridkæde en krumning på ca. 30 °, hvilket får disse molekyler til at optage et større rum og mindske styrken af deres van der Waals-interaktioner..
Tilstedeværelsen af dobbeltbindinger i fedtsyrer associeret med lipidmolekyler har direkte virkninger på graden af "emballering", som disse kan have i de membraner, de tilhører, og har således også virkninger på membranproteiner..
Opløseligheden af fedtsyrer falder, når deres kædelængde øges, så de er omvendt proportionale. I vandige og lipidblandinger forbinder fedtsyrer i strukturer kendt som miceller..
En micelle er en struktur, hvor de alifatiske kæder af fedtsyrer er "lukkede" og således "uddriver" alle vandmolekyler, og på hvis overflade carboxylgrupperne findes..
Nomenklaturen for fedtsyrer kan være noget kompleks, især hvis man henviser til de almindelige navne, de modtager, som ofte er relateret til nogle fysisk-kemiske egenskaber, med det sted, hvor de findes eller andre egenskaber.
Mange forfattere mener, at da disse molekyler ioniseres ved fysiologisk pH takket være den terminale carboxylgruppe, bør man henvise til dem som "carboxylater" ved hjælp af termineringen "ato ".
Ifølge IUPAC-systemet foretages optællingen af carbonatomer i en fedtsyre fra carboxylgruppen ved den polære ende af molekylet, og de første to carbonatomer bundet til denne gruppe kaldes henholdsvis α og β. Den terminale methyl i kæden indeholder carbonatomet ω.
Generelt får de i den systematiske nomenklatur navnet "moder" carbonhydrid (carbonhydrid med det samme antal kulstofatomer) og dets slutning "eller" til "Oico", hvis det er en umættet fedtsyre, tilføjes slutningen "Enoisk".
Overvej for eksempel tilfældet med en C18 (C18) fedtsyre:
- Da carbonhydridet med det samme antal carbonatomer er kendt som octadecan, kaldes den mættede syre "octadecansyre"O godt"octadecanoat”Og dets almindelige navn er stearinsyre.
- Hvis du har en dobbeltbinding mellem nogle par kulstofatomer i din struktur, er det kendt som "octadecensyre"
- Hvis den har to dobbeltbindinger c - c, kaldes den "Octadecadiensyre" og hvis du har tre "octadecatriensyre".
Hvis du vil opsummere nomenklaturen, bruges 18: 0 til 18-kulstoffedtsyre og ingen dobbeltbindinger (mættet), og afhængigt af graden af umættethed er der skrevet 18: 1 i stedet for nul for et molekyle med en umættethed, 18: 2 for en med to umættethed og så videre.
Hvis du vil specificere mellem hvilke kulstofatomer, der er dobbeltbindingerne i umættede fedtsyrer, skal du bruge symbolet ∆ med et numerisk overskrift, der angiver stedet for umættethed og præfikset "Cis"Eller "trans", afhængigt af konfigurationen af dette.
Endnu ingen kommentarer