Trójglicerydy ulegają hydrolizie w jelicie dzięki interwencji lipazy trzustkowej.
Po zhydrolizowaniu do glicerolu i wolnych kwasów tłuszczowych, mogą być wchłaniane przez komórki nabłonka jelitowego, które przekształcają glicerol i kwasy tłuszczowe w triglicerydy.
Triglicerydy są następnie uwalniane do krążenia limfatycznego, związanego z poszczególnymi cząstkami lipoprotein zwanymi chylomikronami.
Dzięki katalitycznej interwencji lipazy lipoproteinowej triglicerydy odkładane przez chylomikrony ponownie ulegają hydrolizie.
Glicerol i wolne kwasy tłuszczowe mogą być stosowane jako paliwo do wytwarzania energii, osadzane jako rezerwy lipidowe w tkance tłuszczowej i mogą być stosowane jako prekursory do syntezy fosfolipidów, triacylogliceroli i innych klas związków.
Albumina osocza, najobficiej występujące białko w osoczu, jest odpowiedzialna za transportowanie wolnych kwasów tłuszczowych do krążenia.
UTLENIANIE TŁUSZCZÓW
Utlenianie glicerolu
Jak już powiedzieliśmy, trójglicerydy składają się z połączenia glicerolu z trzema lub mniej długimi łańcuchami kwasów tłuszczowych.
Glicerol nie ma nic wspólnego z kwasem tłuszczowym z molekularnego punktu widzenia. Jest usuwany i stosowany w glukoneogenezie, procesie prowadzącym do tworzenia glukozy ze związków nie będących węglowodanami (mleczan, aminokwasy, a nawet glicerol).
Glicerol nie może się gromadzić, aw cytozolu przekształca się w fosforan L-glicerolu 3 kosztem cząsteczki ATP, po czym 3-fosforan glicerolu przekształca się w fosforan dihydroksyacetonu, który wchodzi do glikolizy, gdzie jest przekształcany w pirogronian i ewentualnie utleniony w cyklu Krebsa.
Aktywacja kwasów tłuszczowych
P-utlenianie rozpoczyna się w cytoplazmie z aktywacją kwasu tłuszczowego wiązaniem tioestrowym z CoA tworzącym acyl-SCoA i zużywającym 2 cząsteczki ATP. Utworzony acylo-SCoA jest transportowany wewnątrz mitochondriów przez acylotransferazę karnityny.
Transport kwasów tłuszczowych w mitochondriach
Chociaż niektóre małe cząsteczki Acyl-SCoA są w stanie spontanicznie przekroczyć wewnętrzną błonę mitochondriów, większość wytwarzanego acylo-SCoA nie jest w stanie przekroczyć tej membrany. W tych przypadkach grupa acylowa jest przenoszona do karnityny dzięki interwencji katalitycznej acylotransferazy I karnityny.
Regulacja szlaku odbywa się głównie na poziomie tego enzymu znajdującego się na zewnętrznej błonie mitochondriów. Jest szczególnie aktywny podczas postu, gdy stężenie glukagonu i kwasu tłuszczowego w osoczu jest wysokie.
Wiązanie acylowe + karnityna nazywane jest acylo-karnityną.
Acyl-karnityna wchodzi do mitochondriów i przekazuje grupę acylową do wewnętrznej cząsteczki CoASH, dzięki interwencji enzymu acylotransferazy II. W ten sposób powstaje ponownie cząsteczka acylo-SCoA, która wejdzie w proces zwany β-utlenianiem.
Β-utlenianie
P-utlenianie polega na oddzieleniu od kwasu tłuszczowego dwóch atomów węgla naraz w postaci kwasu octowego zawsze utleniającego trzeci węgiel (C-3 lub węgiel β) wychodząc z końca karboksylowego (ten atom, który zgodnie ze starą nomenklaturą wskazano jako węgiel β). Z tego powodu cały proces nazywa się β-utlenianiem.
Β-utlenianie jest procesem zachodzącym w macierzy mitochondrialnej i jest ściśle związane z cyklem Krebsa (do dalszego utleniania octanu) i do łańcucha oddechowego (do ponownego utleniania koenzymów NAD i FAD).
FAZY P-utleniania
Pierwszą reakcją β-utleniania jest odwodornienie kwasu tłuszczowego przez enzym zwany dehydrogenazą acylo-Coa. Enzym ten jest zależnym enzymem FAD.
Enzym ten umożliwia tworzenie podwójnego wiązania między C2 i C3: atomy wodoru utracone dzięki dehydrogenazie wiążą się z FAD, który staje się FADH2.
Druga reakcja polega na dodaniu cząsteczki wody do podwójnego wiązania (hydratacja).
Trzecia reakcja to kolejne odwodornienie, które przekształca grupę hydroksylową na C3 w grupę karbonylową. Akceptorem wodoru tym razem jest NAD.
Czwarta reakcja obejmuje rozszczepienie kwasu ketonowego przez tiolazę: tworzy się acetyloCoA i acylCoA z krótszym łańcuchem (2 C mniej).
Ta seria reakcji jest powtarzana tyle razy, ile wynosi C łańcucha / 2 minus jeden, ponieważ na dole tworzą się dwie acetyloCoA. Np .: palmityl CoA 16: 2-1 = 7 razy.
AcetylCoA wytwarzany z β-utlenianiem może wejść w cykl Krebsa, gdzie wiąże się ze szczawiooctanem w celu dalszego utleniania aż do dwutlenku węgla i wody. Dla każdego utlenionego acetyloCoA w cyklu Krebsa wytwarzanych jest 12 ATP
Tworzenie ciał ketonowych
Gdy acetylo-CoA przekracza pojemność odbiorczą cyklu Krebsa (niedobór szczawiooctanu), przekształca się w ciała ketonowe. Konwersja do glukozy przez glukoneogenezę nie jest możliwa.
W szczególności nadmiar acetylo-CoA skrapla się w dwie cząsteczki acetylo-CoA tworzące acetoacetylo-CoA.
Zaczynając od acetoacetylo-CoA, enzym wytwarza acetooctan (jeden z trzech ciał ketonowych), który można przekształcić w 3-hydroksymaślan lub przez dekarboksylację, można przekształcić w aceton (pozostałe dwa ciała ketonowe). Tak utworzone ciała ketonowe mogą być wykorzystywane przez organizm w ekstremalnych warunkach jako alternatywne źródła energii.
Utlenianie kwasów tłuszczowych przy nieparzystej liczbie atomów węgla
Jeśli liczba atomów węgla kwasu tłuszczowego jest nieparzysta, na końcu otrzymuje się cząsteczkę propionylo-CoA o 3 atomach węgla. Propionylo-CoA w obecności biotyny jest karboksylowany i przekształca się w D-metylomalonylo-CoA. Przez epimerazę D metylomalonyl CoA zostanie przekształcony w L metylomalonyl coa. L metylomalonylo CoA przez mutazę iw obecności cyjanokobalaminy (witamina B12) zostanie przekształcona w sukcynylo-CoA (produkt pośredni cyklu Krebsa).
Sukcynylo-CoA może być stosowany bezpośrednio lub pośrednio w wielu różnych procesach metabolicznych, takich jak glukoneogeneza. W związku z tym, z propionyloCoA, w przeciwieństwie do acetyloCoA, możliwe jest syntezowanie glukozy.
BIOSYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH
Biosynteza kwasów tłuszczowych występuje głównie w cytoplazmie komórek wątroby (hepatocytów), począwszy od grup acetylowych (acetylo-CoA) wytwarzanych w wątrobie. Ponieważ grupy te mogą pochodzić z glukozy, możliwe jest przekształcenie węglowodanów w tłuszcze. Jednak nie jest możliwe przekształcenie tłuszczów w węglowodany, ponieważ organizm ludzki nie posiada enzymów niezbędnych do przekształcenia acetylo-SCoA pochodzącego z β-utleniania w prekursory glukoneogenezy.
Jak powiedzieliśmy w części wprowadzającej, podczas gdy β-utlenianie zachodzi w macierzy mitochondrialnej, biosynteza kwasów tłuszczowych zachodzi w cytozolu. Stwierdziliśmy również, że aby utworzyć kwas tłuszczowy, potrzebne są grupy acetylowe, które są wytwarzane w macierzy mitochondrialnej.
Potrzebny jest zatem specyficzny system, który może przenosić acetylo-CoA z mitochondriów do cytoplazmy. Ten system, zależny ATP, wykorzystuje cytrynian jako transporter acetylowy. Cytrynian po przetransportowaniu grup acetylowych do cytoplazmy przenosi je do CoASH tworzącego acetylo-SCoa.
Początek biosyntezy kwasów tłuszczowych następuje dzięki kluczowej reakcji kondensacji acetylo-SCoA z dwutlenkiem węgla z wytworzeniem Malonyl-SCoA.
Karboksylacja acetylo-CoA występuje w niezwykle ważnym enzymie, karboksylazie acetylo-CoA. Enzym ten, zależny ATP, jest silnie regulowany przez allosteryczne aktywatory (insulinę i glukagon).
Synteza kwasów tłuszczowych nie wykorzystuje CoA, ale białka transporterowego grup acyklicznych o nazwie ACP, które będzie transportować wszystkie półprodukty biosyntezy kwasów tłuszczowych.
Istnieje kompleks wielu enzymów zwany syntazą kwasów tłuszczowych, który poprzez szereg reakcji prowadzi do powstawania kwasów tłuszczowych o nie więcej niż 16 atomach węgla. Dłuższe łańcuchy kwasów tłuszczowych i niektóre nienasycone kwasy tłuszczowe są syntetyzowane wychodząc z palmitynianu przez działanie enzymów zwanych elongazami i desaturazami.
REGULACJA UTLENIANIA I BIOSYNTEZY KWASÓW TŁUSZCZOWYCH
Niski poziom glukozy we krwi stymuluje wydzielanie dwóch hormonów, adrenaliny i glukagonu, które wspomagają utlenianie kwasów tłuszczowych.
Insulina natomiast ma przeciwne działanie i dzięki swojej interwencji stymuluje biosyntezę kwasów tłuszczowych. Zwiększenie stężenia glukozy we krwi powoduje wzrost wydzielania insuliny, co wraz z jej działaniem ułatwia przepływ glukozy do komórek. Nadmiar glukozy jest przekształcany w glikogen i odkładany jako rezerwa w mięśniach i wątrobie. Wzrost glukozy w wątrobie powoduje nagromadzenie malonylo-SCoA, które hamuje acylotransferazę karnityny przez spowolnienie tempa utleniania kwasów tłuszczowych
