Metabolismul acidului gras

Salt la navigație Salt la căutare

Metabolismul metabolic al acizilor grași constă în procese catabolice care generează energie și procese anabolice care creează molecule importante din punct de vedere biologic (trigliceride, fosfolipide, mesageri secundari, hormoni locali și organisme cetone).[1]Acizii grași sunt o familie de molecule clasificate în clasa macronutrienelor lipidice. Un rol al acizilor grași în metabolismul animalelor este producția de energie, capturate sub formă de adenozin trifosfat (ATP). În comparație cu alte clase de macronutrienți (carbohidrați și proteine), acizii grași dau cele mai multe ATP pe bază de energie pe gram, când sunt complet oxidați la CO2 și apă prin oxidarea beta și ciclul acidului citric.[2] Acizii grași (în principal sub formă de trigliceride) sunt, prin urmare, cea mai importantă formă de depozitare a combustibilului în majoritatea animalelor și, într-o mai mică măsură, în plante. În plus, acizii grași sunt componente importante ale fosfolipidelor care formează bistraturile fosfolipide din care sunt construite toate membranele celulei (peretele celular și membranele care înconjoară toate organele din interiorul celulelor, cum ar fi nucleul, mitocondriile, reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi). Acizii grași pot fi, de asemenea, scindați sau despuiați parțial de atașamentele lor chimice din membrana celulară pentru a forma mesageri secunde în interiorul celulei și hormoni locali în imediata vecinătate a celulei. Prostaglandinele fabricate din acid arahidonic stocate în membrana celulară sunt probabil grupul celor mai cunoscute dintre acești hormoni locali.

Catabolismul acidului gras

O ilustrare schematică a procesului de lipoliză (într-o celulă de grăsime) indusă de epinefrină ridicată și niveluri scăzute de insulină în sânge. Epinefrina se leagă de un receptor beta-adrenergic în membrana celulară a adipocitelor, ceea ce determină generarea de cAMP în interiorul celulei. CAMP activează o proteină kinază, care fosforilează și astfel, la rândul său, activează o lipază sensibilă la hormoni în celula de grăsime. Această lipază scindează acizii grași liberi de atașamentul lor la glicerol din grăsimea stocată în picăturile de grăsime ale adipocitelor. Acizii grași liberi și glicerolul sunt apoi eliberați în sânge. Cu toate acestea, studii mai recente au arătat că lipaza trigliceridelor adipoase trebuie să transforme mai întâi triacilgliceridele în diacylgliceride și că lipaza sensibilă la hormoni convertește diacilgliceridele la monogliceride și acizi grași liberi. Monogliceridele sunt hidrolizate de lipaza monogliceridică.[3] Activitatea lipazei sensibile la hormoni este reglementată de hormoni de circulație, insulină, glucagon, norepinefrină și epinefrină, așa cum se arată în diagrama.
O ilustrare schematică a transportului acizilor grași liberi în sânge atașat la albumina plasmatică, difuzia sa pe membrana celulară utilizând un transportor de proteine ​​și activarea sa, folosind ATP, pentru a forma acil-CoA în citozol. Ilustrația este, în scopuri schematice, a unui acid gras cu 12 atomi de carbon. Majoritatea acizilor grași din plasmă umană au 16 sau 18 atomi de carbon.
O ilustrare schematică a transferului unei molecule acil-CoA în membrana interioară a mitocondriului cu carnitină-acil-CoA transferază (CAT). Lanțul acil ilustrat este, în scopuri schematice, lung de numai 12 atomi de carbon. Majoritatea acizilor grași din plasmă umană au 16 sau 18 atomi de carbon. CAT este inhibată de concentrațiile mari de malonil-CoA (prima etapă dedicată sintezei acidului gras) în citoplasmă. Aceasta înseamnă că sinteza acidului gras și catabolismul acidului gras nu pot să apară simultan în nici o celulă dată.
O ilustrare schematică a procesului de beta-oxidare a unei molecule acil-CoA în matricea mitochodrială. În timpul acestui procedeu se formează o moleculă acil-CoA care are 2 atomi de carbon mai scurt decât a fost la începutul procesului. Acetil-CoA, apa și 5 molecule ATP sunt celelalte produse ale fiecărui eveniment beta-oxidant, până când întreaga moleculă acil-CoA a fost redusă la un set de molecule acetil-CoA.

Acizii grași sunt eliberați, între mese, din depozitele de grăsimi din țesutul adipos, unde sunt depozitate ca trigliceride, după cum urmează:

  • Lipoliza, îndepărtarea lanțurilor de acizi grași din glicerolul la care sunt legați în forma lor de stocare ca trigliceride (sau grăsimi), este realizată prin lipaze. Aceste lipaze sunt activate de nivelurile ridicate de epinefrină și glucagon în sânge (sau norepinefrina secretate de nervii simpatici în țesutul adipos), cauzată de scăderea nivelului de glucoză din sânge după mese, ceea ce reduce simultan nivelul insulinei din sânge.[1]
  • Odată eliberați din glicerol, acizii grași liberi intră în sânge, care le transportă, atașat la albumina plasmatică, în tot corpul.[4]
  • Acizii grași liberi cu catenă lungă intră în celulele metabolice (adică cele mai multe celule vii din organism, cu excepția celulelor roșii și a neuronilor din sistemul nervos central) prin proteine ​​specifice de transport, cum ar fi proteina de transport a acidului gras din familia SLC27.[5][6] Celulele roșii din sânge nu conțin mitocondriile și sunt, prin urmare, incapabile de a metaboliza acizii grași; țesuturile sistemului nervos central nu pot utiliza acizi grași, în ciuda faptului că conțin mitocondriile, deoarece acizii grași cu lanț lung (spre deosebire de acizii grași cu lanț mediu[7][8]) nu poate traversa bariera hemato-encefalică[9] în fluidele interstițiale care scot aceste celule.
  • Odată ce în interiorul celulei, ligaza cu lanț lung cu acid gras-CoA, catalizează reacția dintre o moleculă de acid gras și ATP (care este defalcată la AMP și pirofosfat anorganic) pentru a obține un acil-adenilat gras, care apoi reacționează cu coenzima A liberă pentru a da o moleculă acil-CoA grasă.
  • Pentru ca acil-CoA să pătrundă în mitocondriu, se utilizează naveta de carnitină:[10][11][12]
  1. Acil-CoA este transferat în grupa hidroxil a carnitinei de către carnitina palmitoiltransferază I, localizată pe fețele citosolice ale membranelor mitocondriale exterioare și interioare.
  2. Acil-carnitina este transportată în interiorul unei translocaze de carnitină-acilcarnitină, deoarece carnitina este transportată în afară.
  3. Acil-carnitina este transformată înapoi în acil-CoA de carnitin palmitoiltransferaza II, localizată pe fața interioară a membranei mitocondriale interioare. Carnitina eliberată este transferată înapoi la citozol, deoarece un acil-CoA este introdus în matrice.
  • Oxidarea beta, în matricea mitocondrială, apoi taie lanțurile lungi de carbon ale acizilor grași (sub formă de molecule acil-CoA) într-o serie de unități de carbon (acetat) cu două atomi de carbon, care, combinate cu coenzima A, formează molecule de acetil CoA, care condensează cu oxaloacetat pentru a forma citrat la "începutul" ciclului de acid citric.[2] Este convenabil să ne gândim la această reacție ca marcare a "punctului de plecare" al ciclului, deoarece acesta este momentul când se adaugă carburantul - acetil-CoA - ciclu, care va fi disipat ca CO2 si H2O cu eliberarea unei cantități substanțiale de energie capturate sub formă de ATP, în cursul fiecărei tranziții a ciclului.
Pe scurt, etapele de oxidare beta (defalcarea inițială a acizilor grași liberi în acetil-CoA) sunt după cum urmează:[2]
  1. Dehidrogenarea prin acil-CoA dehidrogenază, obținându-se 1 FADH2
  2. Hidratarea cu hidratază enoil-CoA
  3. Dehidrogenarea cu 3-hidroxiacil-CoA dehidrogenază, obținându-se 1 NADH + H +
  4. Scindarea prin tiolază, obținându-se 1 acetil-CoA și un acid gras care a fost acum scurtat cu 2 atomi de carbon (formând un acil-CoA nou, scurtat)
Această reacție de oxidare beta se repetă până când acidul gras este redus complet la acetil-CoA sau, în cazul acizilor grași cu număr impar de atomi de carbon, acetil-CoA și 1 moleculă de propionil-CoA per moleculă de acid gras. Fiecare tăietură beta-oxidantă a moleculei acil-CoA dă 5 molecule ATP.[13][14]
  • Acetil-CoA produs de oxidarea beta intră în ciclul acidului citric în mitocondriu prin combinarea cu oxaloacetat pentru a forma citrat. Aceasta are ca rezultat arderea completă a acetil-CoA la CO2 si apa. Energia eliberată în acest proces este captată sub formă de 1 GTP și 11 molecule ATP per moleculă acetil-CoA oxidată.[2][10] Aceasta este soarta acetil-CoA ori de câte ori se produce oxidarea beta a acizilor grași, cu excepția cazului în anumite circumstanțe din ficat.

În ficat, oxaloacetatul poate fi deturnat total sau parțial pe calea gluconeogenică în timpul postului, înfometării, alimentației scăzute în carbohidrați, exercițiilor fizice prelungite și în diabetul zaharat de tip 1 necontrolat. În aceste condiții, oxaloacetatul este hidrogenat până la malat, care este apoi îndepărtat din mitocondrion pentru a fi transformat în glucoză în citoplasma celulelor hepatice, de unde este eliberată în sânge.[10] Prin urmare, în ficat, oxaloacetatul nu este disponibil pentru condensarea cu acetil-CoA atunci când gluconeogeneza semnificativă a fost stimulată de insulină scăzută (sau absentă) și concentrații mari de glucagon în sânge. În aceste condiții, acetil-CoA este deviat la formarea de acetoacetat și beta-hidroxibutirat.[10] Acetoacetat, beta-hidroxibutirat și produsul lor de spargere, acetonă, sunt frecvent, dar în mod confuz, cunoscute sub denumirea de corpuri cetone (ele nu sunt "corpuri", ci substanțe chimice solubile în apă). Corpurile cetonei sunt eliberate de ficat în sânge. Toate celulele cu mitocondriu pot lua corpurile cetone din sânge și le pot reconverta în acetil-CoA, care pot fi apoi utilizate ca și combustibil în ciclurile lor de acid citric, deoarece nici un alt țesut nu-și poate devia oxaloacetatul în calea gluconeogenică în felul în care pot apărea în ficat. Spre deosebire de acizii grași liberi, corpurile cetone pot traversa bariera hemato-encefalică și, prin urmare, sunt disponibile ca și combustibil pentru celulele sistemului nervos central, acționând ca un substitut al glucozei, pe care aceste celule supraviețuiesc în mod normal.[10] Apariția unor niveluri ridicate de corpuri cetone în sânge în timpul foametei, o dietă cu carbohidrați scăzut, exercițiu fizic prelungit și diabet zaharat tip 1 necontrolat este cunoscut sub numele de cetoză și, în forma sa extremă, în diabet zaharat de tip 1 aflat în afara controlului , ca cetoacidoză.

Glicerolul eliberat prin acțiunea lipazei este fosforilat de glicerol kinază în ficat (singurul țesut în care această reacție poate să apară) și glicerolul 3-fosfat rezultat este oxidat la fosfat de dihidroxiacetonă. Enzima glicolitică trioza fosfat izomerază transformă acest compus în 3-fosfat de gliceraldehidă, care este oxidat prin glicoliză sau transformat în glucoză prin gluconeogeneză.

Acizii grași ca sursă de energie

Exemplu de trigliceridă de grăsime nesaturată. Partea stângă: glicerol, partea dreaptă de sus în jos: acid palmitic, acid oleic, acid alfa-linolenic. Formulă chimică:55H98O6

Acizii grași, stocați ca trigliceride într-un organism, reprezintă o sursă importantă de energie deoarece sunt atât reduse, cât și anhidre. Randamentul energetic dintr-un gram de acizi grași este de aproximativ 9 kcal (37 kJ), comparativ cu 4 kcal (17 kJ) pentru carbohidrați. Deoarece porțiunea hidrocarbonată a acizilor grași este hidrofobă, aceste molecule pot fi stocate într-un mediu relativ anhidru (fără apă). Carbohidrații, pe de altă parte, sunt mai hidrațiți. De exemplu, 1 g de glicogen poate lega aproximativ 2 g de apă, ceea ce se traduce la 1,33 kcal / g (4 kcal / 3 g). Aceasta înseamnă că acizii grași pot menține mai mult de șase ori cantitatea de energie pe unitate de masă de depozitare. Altfel, dacă corpul uman se bazează pe carbohidrați pentru a stoca energia, atunci o persoană ar trebui să poarte 31 kg de glicogen hidratat pentru a avea energie echivalentă cu 4,6 kg (10 lb) de grăsime.[10]

Animalele hibernate oferă un bun exemplu pentru utilizarea rezervelor de grăsimi ca și combustibil. De exemplu, hibernatul poartă aproximativ 7 luni și, în această perioadă, energia provine din degradarea depozitelor de grăsimi. Păsările migratoare construiesc în mod similar rezerve mari de grăsime înainte de a se angaja în călătoriile lor intercontinentale.[15]

Astfel, depozitele de grăsime ale adulților tineri medii variază între aproximativ 10-20 kg, dar variază foarte mult în funcție de vârstă, sex și dispoziție individuală.[16] Prin contrast, corpul uman stochează numai aproximativ 400 g de glicogen, din care 300 g este blocat în interiorul mușchilor scheletici și nu este disponibil pentru organism ca un întreg. 100 g sau mai mult de glicogen stocat în ficat este epuizat în termen de o zi de foame.[10] După aceea, glucoza care este eliberată în sânge de către ficat pentru uz general de către țesuturile organismului trebuie să fie sintetizată din aminoacizii glucogeni și din câteva alte substraturi gluconeogene, care nu includ acizii grași.[1] Rețineți totuși că lipoliza eliberează glicerol care poate intra pe calea gluconeogenezei.

Animalele și plantele sintetizează carbohidrații atât din glicerol cât și din acizii grași

Acizii grași sunt descompuși la acetil-CoA prin intermediul oxidării beta în interiorul mitocondriilor, în timp ce acizii grași sunt sintetizați din acetil-CoA în afara mitocondriilor, în citozol. Cele două căi sunt distincte, nu numai în cazul în care apar, ci și în reacțiile care apar și substraturile care sunt utilizate. Cele două căi sunt inhibitoare reciprocă, împiedicând acetil-CoA produs prin oxidarea beta să pătrundă în calea sintetică prin reacția acetil-CoA carboxilază.[1] De asemenea, nu poate fi transformată în piruvat, deoarece reacția complexului piruvat dehidrogenază este ireversibilă.[10] În schimb, acetil-CoA produs de beta-oxidarea acizilor grași se condensează cu oxaloacetat, pentru a intra în ciclul acidului citric. În timpul fiecărei întoarceri a ciclului, doi atomi de carbon părăsesc ciclul ca CO2 în reacțiile de decarboxilare catalizate de dehidrogenază izocitrat și alfa-ketoglutarat dehidrogenază. Astfel, fiecare întoarcere a ciclului de acid citric oxidează o unitate acetil-CoA în timp ce regenerează molecula de oxaloacetat cu care acetil-CoA combinase inițial pentru a forma acid citric. Reacțiile de decarboxilare apar înainte de formarea malatului în ciclu.[1] Numai plantele posedă enzimele pentru a transforma acetil-CoA în oxaloacetat din care poate fi format malatul pentru a fi în cele din urmă transformat în glucoză.[1]

Cu toate acestea, acetil-CoA poate fi transformat în acetoacetat, care poate decarboxila la acetonă (fie spontan, fie prin acetoacetat decarboxilază). Acesta poate fi ulterior metabolizat în izopropanol care este excretat prin respirație / urină sau prin CYP2E1 în hidroxiacetonă (acetat). Acetolul poate fi transformat în propilenglicol. Acest lucru se transformă în format

Metabolismul acidului gras

Citiți acest text în: 日本語 Español


Citiți acest articol în: Japoneză | Spaniolă


Menținerea unui sistem digestiv sanatos necesită introducerea de la lipide, care includ molecule cum ar fi colesterolul, acizii grași saturați și polinesaturați adecvați și alte componente mai puțin cunoscute, cum ar fi glicosfingolipidele.

Colesterolul este precursorul acizilor biliari, care sunt necesari pentru digerarea și absorbția acizilor grași cu lanț lung. Colesterolul este, de asemenea, recunoscut pentru importanța sa fiziologică în piele și intestin, unde joacă un rol structural important ca componentă a membranelor organelor. Culoarea mucoasei tractului digestiv este deosebit de bogată în colesterol.

Acizii grași saturați joacă rolul lor în integritatea membranei prin furnizarea de acizi grași adecvați pentru anumite părți ale structurilor membranare. Printre rolurile lor diferite sunt activitățile de semnalizare care, spre exemplu, spun musculatura gastrointestinală atunci când se contractă. Acizii grași polinesaturați furnizează, de asemenea, materii prime pentru membrane și lucrează ca precursori pentru diferitele prostaglandine, necesare pentru a menține funcțiile importante ale motilității intestinale.

Glicosfingolipidele sunt lipide cu molecule de zahăr singure atașate găsite în membranele celulare, în special în creier. De asemenea, protejează împotriva infecțiilor gastro-intestinale, în special la sugari și copii. Laptele integral este o sursă adecvată, în special laptele uman. Grasimea digestiei fosfolipidelor si a altor lipide formeaza parti foarte mici, dar uneori importante, ale blocurilor pentru tesuturi. Aceste lipide speciale sunt de obicei făcute de organism și dieta nu este sursa majoră.

Digestia acizilor grași din trigliceride este diferită pentru acizii grași cu catenă lungă (14 atomi de carbon la 22 atomi de carbon) decât pentru acizii grași cu lanț scurt și mediu (4 atomi de carbon la 12 atomi de carbon). De obicei, aproximativ 95% din grăsime este disponibilă pentru digestie atunci când amestecul de acizi grași este variat.

Digestia grasimilor si uleiurilor obisnuite, care de obicei sunt trigliceride cu catena lunga, necesita acizi biliari si lipaze. La adulți această digestie începe, de obicei, în intestinul subțire și se face cu ajutorul lipazelor și acizilor biliari. Acizii biliari permit ca trigliceridele să fie emulsifiate corespunzător și lipazele să rupă trigliceridele în acizi grași individuali și monogliceride în intestinul subțire. Când aceste părți sunt absorbite prin peretele intestinului, ele sunt reasamblate în trigliceride și transportate în organism prin sistemul limfatic pe chilomicroni.

Acizii grași cu lanț scurt și mediu din grăsimi, cum ar fi grăsimi din lapte sau ulei de nucă de cocos sau uleiul de palmier, sunt rupte de pe trigliceride fără a fi nevoie de acizi biliari. Acestea sunt apoi transferate direct către ficat prin artera portalului fără utilizarea chilomicronelor. În cazul unei mese cu o cantitate mare de acid lauric, o parte din acest acid gras cu lanț mediu se deplasează prin chilomicroni prin sistemul limfatic.

Digestia în grăsimi a colesterolului și a altor steroli este frecvent descrisă cu exactitate. Atât colesterolul cât și alte steroli nu furnizează calorii, iar cantitatea absorbită este relativ mică, cu excepția sugarilor. Adulții, probabil, absorb doar aproximativ 25% din colesterolul pe care îl consumă și chiar mai puțin din celelalte steroli. Colesterolul joacă un rol important în structura membranelor, precum și în producerea de acizi biliari și hormoni. Alte steroli nu fac de obicei parte din țesuturile organismului decât dacă sunt consumate în cantități mari.

Oamenii întreabă de ce grăsimea este digerată mai lent decât proteinele sau carbohidrații, și uneori cred că acest lucru înseamnă că există o problemă cu digestia grăsimilor; totuși, digestia lentă este într-adevăr o cale de a menține o cantitate uniformă de distribuție a energiei.

Îndepărtarea grăsimilor la sugari este oarecum diferită de digestia cu grăsimi la adulți, mai ales dacă bebelușii sunt hrăniți cu lapte uman. Digestia grasimilor la nou-nascuti incepe in gura cu functia mai multor enzime digestive care sunt speciale pentru nou-nascuti. Acizii grași sunt destrămați pentru a fi bine digerați. O enzimă specială care vine din glanda mamară permite ca cea mai mare parte a colesterolului din laptele uman să fie absorbit de copil. Colesterolul este un nutrient foarte important pentru nou-nascuti, in special pentru rolul sau in creier si alte dezvoltari ale sistemului nervos central. Formula tipică pentru sugari lipsește foarte mult în colesterol și, de asemenea, nu are enzima care ajută la absorbția colesterolului.

REFERINȚE

  1. MI Gurr și AT James. Biochimia lipidelor: o introducere. Chapman and Hall, Londra, 1971.
  2. Mary G. Enig, Ph.D. Cunoasteti grasimile: Grundul complet pentru intelegerea nutritiei grasimilor, uleiurilor si colesterolului. Bethesda Press, Silver Spring, Maryland, 2000.

Acest articol a apărut în Tradiții înțelepte în alimentație, agricultură și arte vindecătoare, revista trimestrială a Fundației Weston A. Price, vara 2004.

Citiți acest text în: 日本語 Español

4.2
Evaluare totală: 35
5
14
4
1
3
2
2
3
1
0