Fettsyrestruktur, typer, funksjoner, biosyntese

De fettsyrer De er organiske makromolekyler avledet fra hydrokarboner, som er sammensatt av lange kjeder av karbon og hydrogenatomer som er hydrofobe (er fett -oppløselige) og er det strukturelle grunnlaget for fett og lipider.

De er veldig forskjellige molekyler som skiller seg fra hverandre med lengden på deres hydrokarbonkjeder og tilstedeværelse, antall, posisjon og/eller konfigurasjon av dobbeltbindinger.

Generelt ordning med mettet fettsyre (kilde: Laghi.L [CC By-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Hos lipider av dyr, planter, sopp og mikroorganismer som bakterier og gjær, er mer enn 100 typer forskjellige fettsyrer blitt beskrevet, og de anses å være spesifikke arter og vev hos de fleste levende vesener.

Oljene og fettstoffer som mennesket konsumerer daglig er av dyre- eller planteopprinnelse, er for det meste sammensatt av fettsyrer.

[TOC]

Introduksjon

Smør er blant annet i hovedsak sammensatt av fettsyrer (Kilde: Africa Studio, via Pixabay.com)

Fettsyremolekyler utfører viktige funksjoner på cellenivå, noe som gjør dem til viktige komponenter, og siden noen av dem ikke kan syntetiseres av dyr, må de skaffe dem fra kostholdet.

Fettsyrer er sjeldne som frie arter i cellcytosol, så de er generelt en del av andre molekylære konjugater som:

- Lipider, i biologiske membraner.

- Triglyserider eller fettsyreestere, som fungerer som reserve i planter og dyr.

- Vokser, som er faste estere av langkjedede fettsyrer og alkoholer.

- Andre lignende stoffer.

Hos dyr lagres fettsyrer i cytoplasma av celler som små dråper fett sammensatt av et kompleks som kalles triacylglycerol, som ikke er noe mer enn en glyserolmolekyl som den har blitt med, i hvert av sine karbonatomer, en fettsyrekjede av estertype obligasjoner.

Mens bakterier har korte og vanligvis enumettede fettsyrer, er det i naturen vanlig.

Struktur

Fettsyrer er amfipatiske molekyler, det vil si at de har to kjemisk definerte regioner: en hydrofil polarregion og en hydrofob apolar region.

Den hydrofobe regionen består av en lang hydrokarbonkjede som kjemisk på kjemiske termer ikke er veldig reaktiv. Det hydrofile området er derimot sammensatt av en karboksylgruppe (-coh) terminal, som oppfører seg som en syre.

Denne terminale karboksylgruppen eller karboksylsyren er ionisert i løsning, den er svært reaktiv (kjemisk sett) og er veldig hydrofil, så den representerer et kovalent veikrysshet mellom fettsyre og andre molekyler.

Lengden på hydrokarbonkjedene av fettsyrer har vanligvis til og med antall karbonatomer, og dette er nært relatert til den biosyntetiske prosessen de produseres, siden veksten deres skjer fra karbonatomerpar.

De vanligste fettsyrene har kjeder mellom 16 og 18 karbonatomer og dyr, disse kjedene er ikke forgrenet.

Klassifisering

Fettsyrer er klassifisert i to store grupper i henhold til arten av koblingene som komponerer dem, det vil si i henhold til tilstedeværelsen av enkle bindinger eller dobbeltbindinger mellom karbonatomene i deres hydrokarbonkjeder.

Dermed er det mettede og umettede fettsyrer.

- Mettede fettsyrer har bare enkle karbon - karbonbindinger, og alle karbonatomene deres er "mettede" eller knyttet til hydrogenmolekyler.

- Umettede fettsyrer har ett eller flere dobbelt karbon - karbonbindinger, og ikke alle disse er festet til et hydrogenatom.

Umettede fettsyrer er også delt i henhold til antall umettet (dobbeltbindinger) i enumettet, de med en enkelt dobbeltbinding og flerumettet, som har mer enn en.

Mettede fettsyrer

De har vanligvis mellom 4 og 26 karbonatomer forenet med enkle lenker. Smeltepunktet er direkte proporsjonalt med kjedens lengde, det vil si til dens molekylvekt.

Fettsyrene som har mellom 4 og 8 karbonatomer er flytende ved 25 ° C og er de som utgjør spiselige oljer, mens de med mer enn 10 karbonatomer er faste.

Blant de vanligste er laurinsyren, som er rikelig i håndflate og kokosnøttfrø; Palmitinsyre, som finnes i håndflate, kakao og svin smør, og stearinsyre, som er i kakao og hydrogenerte oljer.

De er fettsyrer med mye mer stabilitet enn umettede fettsyrer, spesielt i møte med oksidasjon, i det minste under fysiologiske forhold.

Takket være det faktum at enkle karbon - karbonbindinger kan rotere fri.

Umettede fettsyrer

Disse fettsyrene er svært reaktive og utsatt for metning og oksidasjon. De er vanlige i planter og marine organismer. De som har en enkelt dobbeltbinding er kjent som enumettede eller monoenoics, mens de som har mer enn to er kjent som polyenikk eller flermettet.

Kan tjene deg: DNA -polymerase

Tilstedeværelsen av dobbeltbindinger er vanlig blant karbonatomer mellom posisjonene 9 og 10, men dette betyr ikke at monoUinsaturerte fettsyrer ikke blir funnet med en umetthet i en annen posisjon.

I motsetning til mettede, er umettede fettsyrer ikke oppført fra terminalkarboksylgruppen, men i henhold til plasseringen av den første dobbeltbindingen C - C. Dermed er disse delt inn i to grupper, omega-6 eller ω6 og omega-3 eller ω3.

Omega-6 syrer har den første dobbeltbindingen i karbon nummer 6 og omega-3 syrer har det i karbon nummer 3. Ω -kirkesamfunnet er gitt av dobbeltbindingen nærmest den endelige metylgruppen.

Dobbeltkoblinger kan også finnes i to geometriske konfigurasjoner kjent som "Cis " og "Trans".

Mest naturlige umettede fettsyrer har konfigurasjon "Cis”Og dobbeltbindinger av fettsyrer som er til stede i kommersielt fett (hydrogenert) finnes i "Trans".

I flerumettede fettsyrer skilles to dobbeltbindinger vanligvis fra hverandre i det minste av en metylgruppe, det vil si et karbonatom festet til to hydrogenatomer.

Funksjoner

Fettsyrer har flere funksjoner i levende organismer, og som nevnt ovenfor, en av deres essensielle funksjoner som en essensiell del av lipider, som er hovedkomponentene i biologiske membraner og en av de tre mest tallrike biomolekyler i organismer i organismer i live i forbindelse med proteiner og karbohydrater.

De er også utmerkede energisubstrater takket være at store mengder energi oppnås i form av ATP og andre mellomliggende metabolitter.

Med tanke på at dyr for eksempel ikke er i stand til å lagre karbohydrater, representerer fettsyrer den viktigste kilden til energilagring som kommer fra oksidasjon av overflødig sukkerarter.

Kort -kjønn mettede fettsyrer i tykktarmen deltar i stimulering av vannabsorpsjon og natrium, klorid og bikarbonationer; I tillegg har de funksjoner i produksjonen av slim, i spredningen av kolonocytter (kolonceller), etc.

Umettede fettsyrer er spesielt rikelig i spiselige oljer av planteopprinnelse, som er viktige i kostholdet til alle mennesker.

Oljene vi bruker daglig er fettsyrer (kilde: Stevepb, via Pixabay.com)

Andre deltar som ligander av noen proteiner med enzymatiske aktiviteter, så de er viktige med hensyn til deres virkning på energimetabolismen til cellene der de blir funnet.

Biosyntese

Nedbrytningen av fettsyrer er kjent som ß-oksidasjon og forekommer i mitokondriene til eukaryote celler. Biosyntese forekommer tvert imot i cytosol av dyreceller og i kloroplaster (fotosyntetiske organeller) av planteceller.

Det er en acetyl-CoA, malonyl-CoA og NADPH-prosess, den forekommer i alle levende organismer og i "overlegne" dyr som pattedyr. For eksempel er det veldig viktig i lever- og fettvev, så vel som i brystkjertler.

NADPH som ble brukt til denne ruten er hovedsakelig et produkt av de NADP-avhengige oksidasjonsreaksjonene fra pentosefosfatruten, mens acetyl-CoA kan komme fra forskjellige kilder, for eksempel fra oksidativ dekarboksylering av pyruvatet, av KREBs og β- oksidasjon av fettsyrer.

Biosyntese-ruten, i likhet med ß-oksidasjon, er sterkt regulert i alle celler ved alestheriske effektorer og kovalente modifikasjoner av enzymer som deltar i reguleringen.

-Malonyl-CoA-syntese

Ruten begynner med dannelsen av en metabolsk mellomledd kjent som malonyl-CoA fra et acetyl-CoA-molekyl og katalyseres av et multifunksjonelt enzym kalt acetyl-CoA karboksilasa.

Denne reaksjonen er en reaksjon på tilsetning til et karboksylmolekyl (-coh, karboksylering) avhengig av biotin og oppstår i to trinn:

1. Først overføringen, ATP-avhengig, av en karboksyl avledet fra bikarbonat (HCO3-) til et biotinmolekyl som finnes som en protese (ikke-protein) gruppe assosiert med acetyl-CoA karboksylase.
2. Deretter blir CO2 overført til acetyl-CoA og malonyl-CoA produseres.

-Rute reaksjoner

Hos dyr oppstår dannelsen av karbohydratkjeder av fettsyrer ytterligere gjennom sekvensielle kondensasjonsreaksjoner katalysert av et multikritisk og multifunksjonelt enzym som er kjent som fettsyresyntase.

Dette enzymet katalyserer kondensasjonen av en acetyl-CoA-enhet og multonil-CoA-molekyler som produseres fra reaksjonen av karboksylase-acetyl-CoA, prosessen der et CO2-molekyl frigjøres for hver malonyl-CoA som den legger til.

Voksende fettsyrer sterifiseres til et protein som kalles "acylbærerprotein" eller ACP, som danner tioéer med acylgrupper. I OG. coli Dette proteinet er et 10 kDa polypeptid, men hos dyr er det en del av fettsyrekomplekssyntasen.

Kan tjene deg: noxa

Rupturen av disse bindingene Tioéster frigjør store mengder energi, noe som gjør det mulig, termodynamisk sett, forekomsten av kondensasjonstrinn på den biosintetiske ruten.

Fettsyrekompleks syntase

Hos bakterier tilsvarer syntasesyreaktiviteten faktisk seks uavhengige enzymer som bruker acetyl-CoA og malonyl-CoA for å danne fettsyrer og som seks forskjellige enzymatiske aktiviteter er assosiert.

Homodimerisk og multifunksjonelt kompleks fettsyresyntase av dyr (kilde: Boehringer Ingelheim [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Hos pattedyr er derimot fettsyresyntase en multifunksjonelt homodimisk enzymatisk kompleks med rundt 500 kDa molekylvekt, som har seks forskjellige katalytiske aktiviteter og som syrebærerproteinet er assosiert.

Trinn 1: Prowter -reaksjon

TIOL -grupper i cysteinavfall som er ansvarlig for foreningen av metabolske formidlere til ACP -enzymet, må lastes, før syntesen av syntesen, med de nødvendige syregruppene.

For å gjøre dette overføres acetyl-CoA acetylgrupp. Denne reaksjonen katalyseres av ACP-Acil-Transferase-underenheten.

Acetylgruppen blir deretter overført fra ACP til en annen cysteinrest i det katalytiske stedet til en annen enzymatisk underenhet av komplekset som er kjent som ß-cetoacyl-ACP-Sinta. Dermed er det enzymatiske komplekset "bygg" for å begynne syntese.

Trinn 2: Overføring av malonyl-CoA-enheter

Malonyl-CoA som er produsert av Acetyl-CoA Carboxilasa overføres til Tiol-gruppen i AVS, og under denne reaksjonen går COA-delen tapt. Reaksjonen katalyseres av malonil-ACP-transferase-underenheten til fettsyresyntasekomplekset, som deretter produserer malonil-ACP.

Under denne prosessen er den maloniske gruppen knyttet til AVS og ß-cotoacil-ACP-Sita gjennom en esterkobling og en annen sulfidl, henholdsvis.

Trinn 3: Kondensasjon

Β-zoacil-ACP-suntase-enzymet katalyserer overføringen av acetylgruppen som ble med ham i passering av "bygg" mot karbon 2 i Malonilo-gruppen som i forrige trinn ble overført til AVS.

Under denne reaksjonen frigjøres et CO2-molekyl som kommer fra malonylen, som tilsvarer CO2 som ble bidratt med bikarbonatet i karboksyleringsreaksjonen til karboksylase-acetyl-CoA. Deretter oppstår acetoacetyl-ACP.

Trinn 4: Reduksjon

Β-zoacil-ACP-reduktase-underenheten katalyserer reduksjonen av NADPH-avhengig aceoacetyl-ACP.

Trinn 5: Dehydrering

Dette trinnet danner trans-α, β-acyl-ACP eller ∆2-Insatuado-acil-ACP (Crratonil-ACP), produkt av dehydrering av D-ß-Hydroxybutiril-ACP ved handling av den sinte underenheten-ACP -Hydratasa.

Senere reduseres Cratonil-ACP til Butiril-ACP ved en reaksjon avhengig av NADPH katalysert av Angry-AC-reduktase-underenheten. Med denne reaksjonen den første av syv sykluser som er nødvendige for å produsere palmitail-ACP, som er forløperen til nesten alle fettsyrer er fullført.

Hvordan følger påfølgende kondensasjonsreaksjoner?

Butirilo-gruppen blir overført fra ACP til TiOL-gruppen av en cysteinrest i ß-cetoacil-ACP-Sita, slik at ACP er i stand til å godta en annen malonisk gruppe fra malonyl-CoA.

På denne måten er reaksjonen som skjer kondensasjonen av malonil-ACP med buturil-ß-cotoacil-acp-sinta, som gir opphav til ß-zotohexanoil-ACP + CO2.

Palmitail-ACP som oppstår fra de påfølgende trinnene (etter tilsetning av 5 flere maloniske enheter) kan frigjøres som fri palmitinsyre takket være aktiviteten til enzymet tioesterase, den kan overføres til COA eller inkorporere i fosfatidsyren for Syntese -ruten for fosfolipider og triacylglycerider.

Palmitinsyrestruktur (kilde: Andel, via Wikimedia Commons)

Fettsyresyntasen til de fleste organismer stopper i syntesen av palmitail-ACP, gitt at det katalytiske stedet for β-cetoacyl-ACP-synthase-underenheten har en konfigurasjon der bare fettsyrer i den lengden kan få plass til.

Hvordan er fettsyrer av rare antall karbonatomer?

Disse er relativt vanlige i marine organismer og blir også syntetisert av en kompleks fettsyresyntase. Imidlertid skjer "bygg" -reaksjonen med et lengre molekyl, propionyl-ACP, av tre karbonatomer.

Hvor og hvordan er fettsyrene i lengre kjeder?

Palmitinsyre, som kommentert, fungerer som en forløper for mange mettede og umettede fettsyrer av lengre kjeder. "Forlengelse" -prosessen med fettsyrer forekommer i mitokondrier, mens innføringen av umettethet forekommer i det vesentlige i endoplasmatisk retikulum.

Mange organismer gjør sine mettede fettsyrer til umettet som en tilpasning til lave miljøtemperaturer, siden dette lar dem opprettholde fusjonspunktet for lipider under omgivelsestemperaturen.

Fettsyreegenskaper

Mange av egenskapene til fettsyrer avhenger av kjedelengden og tilstedeværelsen og antall umettethet:

Kan tjene deg: Abiotisk synteseori: Hovedegenskaper

- Umettede fettsyrer har lavere smeltepunkter enn mettede fettsyrer i samme lengde.

- Lengden på fettsyrer (antall karbonatomer) er omvendt proporsjonal med molekylets fluiditet eller fleksibilitet, det vil si de mest "korte" molekylene er mer flytende og omvendt.

Generelt er fluidfettede stoffer sammensatt av fettsyrer med korte kjeder og med tilstedeværelse.

Planter har rikelig mengde umettede fettsyrer, så vel som dyr som lever ved veldig lave temperaturer, siden disse, som komponenter i lipider som er til stede i cellemembraner, gir dem større fluiditet under disse forholdene.

Under fysiologiske forhold er tilstedeværelsen av en dobbeltbinding i hydrokarbonkjeden til en fett.

Tilstedeværelsen av dobbeltbindinger i fettsyrer assosiert med lipidmolekyler har direkte effekter på graden av "emballasje" som de kan ha i membranene de tilhører, og med det har de også effekter på membranproteiner.

Eksempel på dannelsen av en MYLA av fettsyrer med de karboksyliske gruppene utsatt for det vandige miljøet (kilde: Benutzer: Anderl [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Løseligheten av fettsyrer avtar når lengden på kjeden øker, så de er omvendt proporsjonal. I vandige og lipidblandinger er fettsyrer assosiert i strukturer kjent som miceller.

En micella er en struktur der de alifatiske kjeder av fettsyrer er "lukket", og dermed "utviser" alle vannmolekyler og på hvis overflate er det karboksylegrupper.

Nomenklatur

Nomenklaturen av fettsyrer kan være noe sammensatt, spesielt hvis man refererer til de vanlige navnene de mottar, som ofte er relatert til noen fysisk -kjemisk egenskap, med stedet der de er eller andre egenskaper.

Mange forfattere anser at som takket være den terminale karboksylgruppen disse molekylene er ionisert til fysiologisk pH, bør man referere til dem som "karboksilater" ved bruk av terminering "Ato ".

I følge IUPAC -systemet er oppregningen av karbonatomene til en fett. Kjedeterminalmetylen inneholder karbonatom ω.

Generelt får de i den systematiske nomenklaturen navnet på "foreldrenes" hydrokarbon (hydrokarbon med samme antall karbonatomer) og deres avslutning erstattes "enten" av "Oico", Hvis det er en umettet fettsyre, legges avslutningen "Tåke".

Tenk for eksempel for en fettsyre med 18 karbonatomer (C18):

- Siden hydrokarbon med samme mengde karbonatomer er kjent som oktadekano, kalles mettet syre "Oktadekansyre"O vel"Octadecanoato”Og det vanlige navnet er stearinsyre.

- Hvis du har en dobbeltbinding mellom noen par karbonatomer i strukturen, er det kjent som "Octadecenoic acid""

- Hvis du har to dobbelt c res c - c, kalles det "Octadecadienoic acid" Og hvis du har tre "Octadecatrienoic acid"".

Hvis du vil oppsummere nomenklaturen, bruk 18: 0 for 18 -karbon -fettsyre og ingen dobbeltbinding (mettet), og avhengig av graden av umettethet, er i stedet for null skrevet 18: 1 for et molekyl med et molekyl med en umettethet, 18: 2 for en med to umetting og så videre.

Hvis du vil spesifisere mellom hvilke karbonatomer som er dobbeltbindinger i umettede fettsyrer, brukes ∆ -symbolet med en numerisk undersøkelse som indikerer stedet for umettethet og prefiks "Cis" enten "Trans", avhengig av konfigurasjonen av dette.

Referanser

1. Badui, s. (2006). Matkjemi. (OG. Quintanar, red.) (4. utg.). Mexico d.F.: Pearson Education.
2. Garrett, r., & Grisham, C. (2010). Biokjemi (4. utg.). Boston, USA: Brooks/Cole. Cengage Learning.
3. Mathews, c., Van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
4. Murray, r., Bender, d., Botham, k., Kennelly, p., Rodwell, v., & Weil, P. (2009). Harpers illustrerte biokjemi (28. utg.). McGraw-Hill Medical.
5. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega -utgaver (5. utg.).
6. Rawn, J. D. (1998). Biokjemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publisher.
7. Tvrzicka, e., Kremmyda, l., Stankova, f., & Zak, til. (2011). Fettsyrer som biokomponenter: deres rolle i menneskelig metabolisme, helse og sykdom- en gjennomgang. Del 1: Klassifisering, kostholdskilder og biologiske funksjoner. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub, 155(2), 117-130.