fysiologie

Biochemie van vetzuren

Triglyceriden worden gehydrolyseerd in de darm dankzij de interventie van pancreaslipase.

Eenmaal gehydrolyseerd tot glycerol en vrije vetzuren, kunnen ze worden geabsorbeerd door de cellen van het intestinale epitheel, die de glycerol en vetzuren omzetten in triglyceriden.

De triglyceriden worden vervolgens afgegeven aan de lymfatische circulatie, geassocieerd met bepaalde lipoproteïnedeeltjes die chylomicronen worden genoemd.

Dankzij de katalytische interventie van lipoproteïnen lipase worden de triglyceriden afgezet door de chylomicronen opnieuw gehydrolyseerd.

Glycerol en vrije vetzuren kunnen worden gebruikt als brandstof om energie te produceren, afgezet als vetreserves in vetweefsel en worden gebruikt als precursors voor de synthese van fosfolipiden, triacylglycerolen en andere klassen van verbindingen.

Plasma-albumine, het meest voorkomende eiwit in plasma, is verantwoordelijk voor het transport van vrije vetzuren naar de bloedsomloop.

OXIDATIE VAN VETTEN

Oxidatie van glycerol

Zoals we al zeiden, bestaan ​​triglyceriden uit de vereniging van glycerol met drie min of meer lange ketens van vetzuren.

Glycerol heeft niets te maken met het vetzuur vanuit een moleculair oogpunt. Het wordt verwijderd en gebruikt bij gluconeogenese, een proces dat leidt tot de vorming van glucose uit niet-koolhydraatverbindingen (lactaat, aminozuren en inderdaad glycerol).

De glycerol kan niet accumuleren en in het cytosol wordt het omgezet in L-glycerol 3-fosfaat ten koste van een ATP-molecuul, waarna het glycerol-3- fosfaat wordt omgezet in dihydroxyacetonfosfaat dat de glycolyse binnengaat, waar het wordt omgezet in pyruvaat en mogelijk geoxideerd in de Krebs-cyclus.

Activering van vetzuren

De β-oxidatie begint in het cytoplasma met de activering van het vetzuur door thio-esterbinding met het CoA dat de acyl-SCoA vormt en 2 moleculen ATP consumeert. De acyl-SCoA die werd gevormd, wordt binnenin de mitochondria getransporteerd door carnitine acyltransferase.

Transport van vetzuren in de mitochondriën

Hoewel sommige kleine moleculen van Acyl-SCoA in staat zijn om spontaan het binnenmembraan van mitochondriën te doorkruisen, is het grootste deel van de geproduceerde acyl-SCoA niet in staat om dit membraan te passeren. In deze gevallen wordt de acylgroep overgebracht naar carnitine dankzij de katalytische interventie van carnitine acyltransferase I.

De regulatie van de route wordt voornamelijk uitgevoerd op het niveau van dit enzym dat zich op het buitenmembraan van de mitochondriën bevindt. Het is met name actief tijdens vasten wanneer de plasmaglucagon- en vetzuurspiegels hoog zijn.

De acylbinding + carnitine wordt acyl-carnitine genoemd.

Acyl-carnitine komt de mitochondria binnen en doneert de acylgroep aan een intern CoASH-molecuul, door tussenkomst van het enzym carnitine acyltransferase II. Aldus wordt opnieuw een acyl-SCoA-molecuul gevormd dat het proces, genaamd P-oxidatie, zal binnengaan.

De β-oxidatie

De β-oxidatie bestaat uit het tegelijkertijd in de vorm van azijnzuur afscheiden van het vetzuur, twee koolstofatomen in de vorm van het oxideren van de derde koolstof (C-3 of koolstof β) uitgaande van het carboxyleinde (dat atoom dat met de oude nomenclatuur was aangegeven) als koolstof (3). Om deze reden wordt het hele proces β-oxidatie genoemd.

Β -oxidatie is een proces dat plaatsvindt in de mitochondriale matrix en dat nauw verbonden is met de Krebs-cyclus (voor verdere oxidatie van het acetaat) en met de ademhalingsketen (voor reoxidatie van de NAD- en FAD-co-enzymen).

FASES van β-oxidatie

De eerste β-oxidatiereactie is de dehydrogenering van vetzuren door een enzym dat acyl-Coa-dehydrogenase wordt genoemd. Dit enzym is een afhankelijk FAD-enzym.

Dit enzym maakt de vorming van een dubbele binding tussen C2 en C3 mogelijk: de waterstofatomen verloren dankzij de dehydrogenase binden aan de FAD die FADH2 wordt.

De tweede reactie bestaat uit het toevoegen van een watermolecuul aan de dubbele binding (hydratatie).

De derde reactie is een andere dehydrogenering die de hydroxylgroep op C3 omzet in een carbonylgroep. De waterstofacceptor is deze keer de NAD.

De vierde reactie omvat het splitsen van het ketozuur door een thiolase: een acetylCoA wordt gevormd en een acylCoA met een kortere keten (2 C minder).

Deze reeks reacties wordt zo vaak herhaald als C van de keten / 2 min één is, omdat er aan de onderkant twee acetylCoA worden gevormd. Ex: palmityl CoA 16: 2-1 = 7 keer.

AcetylCoA geproduceerd met β-oxidatie kan de Krebs-cyclus binnengaan waar het zich bindt aan oxalacetaat voor verdere oxidatie tot koolstofdioxide en water. Voor elke acetylCoA geoxideerd in de Krebs-cyclus worden 12 ATP geproduceerd

Vorming van ketonen

Wanneer acetyl-CoA de ontvangstcapaciteit van de Krebs-cyclus (oxalacetaatdeficiëntie) overschrijdt, wordt het omgezet in ketonlichamen. Conversie naar glucose door gluconeogenese is niet mogelijk.

In het bijzonder condenseert de overmaat acetyl CoA in twee moleculen acetyl CoA die acetoacetyl-CoA vormen.

Uitgaande van acetoacetyl-CoA, produceert een enzym acetoacetaat (een van de drie ketonlichamen) dat kan worden omgezet in 3-hydroxybutyraat, of door decarboxylatie kan worden omgezet in aceton (de andere twee ketonlichamen). De aldus gevormde ketonlichamen kunnen door het lichaam in extreme omstandigheden als alternatieve energiebronnen worden gebruikt.

Oxidatie van vetzuren op oneven aantal koolstofatomen

Als het aantal koolstofatomen van het vetzuur oneven is, wordt aan het einde een Propionyl-CoA-molecuul met 3 koolstofatomen verkregen. Het propionyl-CoA in de aanwezigheid van biotine wordt gecarboxyleerd en wordt omgezet in D-methylmalonyl-CoA. Door een epimerase zal D methylmalonyl CoA worden omgezet in L-methylmalonylcoa. L methylmalonyl CoA door een mutase en in de aanwezigheid van cyanocoballamine (vitamine B12) zal worden omgezet in succinyl CoA (tussenproduct van de Krebs-cyclus).

Succinyl-CoA kan direct of indirect worden gebruikt in een breed scala aan metabole processen zoals gluconeogenese. Van propionylCoA is het daarom mogelijk om, in tegenstelling tot acetylCoA, glucose te synthetiseren.

BIOSYNTHESE VAN VETZUREN

De biosynthese van vetzuren komt voornamelijk voor in het cytoplasma van levercellen (hepatocyten) uitgaande van de acetylgroepen (acetyl-CoA) die in de lever worden gegenereerd. Omdat deze groepen kunnen worden afgeleid van glucose is het mogelijk om koolhydraten om te zetten in vetten. Het is echter niet mogelijk om vetten in koolhydraten om te zetten, omdat het menselijke organisme niet die enzymen bezit die nodig zijn om Acetyl-SCoA afgeleid van P-oxidatie om te zetten in voorlopers van gluconeogenese.

Zoals we in het inleidende gedeelte hebben gezegd, vindt er, terwijl β-oxidatie plaatsvindt binnen de mitrochondriale matrix, de biosynthese van vetzuren plaats in het cytosol. We stelden ook dat om een ​​vetzuur te vormen acetylgroepen nodig zijn die geproduceerd worden in de mitochondriale matrix.

Daarom is een specifiek systeem nodig dat het acetyl-CoA van de mitochondria naar het cytoplasma kan overbrengen. Dit systeem, afhankelijk van ATP, gebruikt citraat als een acetyltransporteur. Het citraat brengt na transport van de acetylgroepen naar het cytoplasma ze over naar de COASH die de acetyl-SCoa vormt.

Het begin van vetzuurbiosynthese vindt plaats dankzij een belangrijke condensatiereactie van acetyl-SCoA met koolstofdioxide om Malonyl-SCoA te vormen.

De carboxylering van acetyl-CoA vindt plaats door een buitengewoon belangrijk enzym, acetyl-CoA-carboxylase. Dit enzym, afhankelijk ATP, wordt sterk gereguleerd door allosterische activatoren (insuline en glucagon).

De synthese van vetzuren maakt geen gebruik van het CoA maar een transportereiwit van acyclische groepen die ACP worden genoemd en die alle tussenproducten van de vetzuurbiosynthese zullen transporteren.

Er is een multi-enzymcomplex genaamd vetzuursynthase dat door een reeks reacties leidt tot de vorming van vetzuren met niet meer dan 16 koolstofatomen. Langereketende vetzuren en enkele onverzadigde vetzuren worden gesynthetiseerd uitgaande van palmitaat door de werking van enzymen genaamd elongasen en desaturasen.

REGELGEVING VAN OXIDATIE EN BIOSYNTHESE VAN VETZUREN

Lage bloedsuikerspiegels stimuleren de secretie van twee hormonen, adrenaline en glucagon, die de oxidatie van vetzuren bevorderen.

Insuline daarentegen heeft de tegenovergestelde werking en stimuleert met zijn tussenkomst de biosynthese van vetzuren. Een verhoging van de bloedglucose veroorzaakt een toename van de insulinesecretie die, door zijn werking, de passage van glucose in de cellen vergemakkelijkt. Overtollige glucose wordt omgezet in glycogeen en afgezet als een reserve in de spieren en de lever. Een verhoging van de hepatische glucose veroorzaakt de accumulatie van malonyl-SCoA die carnitine-acyltransferase remt door de snelheid van vetzuuroxidatie te vertragen