Synteza kwasów tłuszczowych

Plik Synteza kwasów tłuszczowych obejmuje wieloetapową syntezę kwasów tłuszczowych w celu magazynowania energii w organizmie. Stanowi tylko część metabolizmu tłuszczów, który z kolei jest zintegrowany z ogólnym metabolizmem. W normalnych warunkach żywieniowych synteza kwasów tłuszczowych ma mniejsze znaczenie dla ludzi, ponieważ dieta zawiera już tłuszcze.

Czym jest synteza kwasów tłuszczowych?

Synteza kwasów tłuszczowych znana jest również pod naukową nazwą lipogeneza. Stanowi anaboliczny, asymilujący proces metaboliczny, który służy do magazynowania zapasów energii dla organizmu. Dotyczy to bakterii i grzybów, a także roślin i zwierząt.

Lipogeneza opiera się na obecności kilku ważnych związków wyjściowych, witamin i enzymów. Główną rolę w syntezie odgrywa malonylo-CoA, który powstaje z acetylo-CoA w wyniku karboksylacji (dodania dwutlenku węgla) w warunkach enzymatycznych. Acetylo-CoA pochodzi z różnych szlaków metabolicznych. Występuje jako produkt pośredni w glikolizie (metabolizmie cukrów), w rozkładzie kwasów tłuszczowych lub w metabolizmie białek. Przy pomocy enzymów (karboksylazy acetylo-CoA, syntetazy kwasów tłuszczowych), nośników energii (ATP, ADP) i witamin (biotyna, kwas pantotenowy) kontrolowana jest synteza kwasów tłuszczowych.

Funkcja i zadanie

Magazynowanie energii jest bardzo ważne dla przetrwania każdego organizmu. Synteza kwasów tłuszczowych okazała się idealnym sposobem magazynowania energii na wczesnym etapie ewolucji. Kwasy tłuszczowe są przechowywane w postaci zestryfikowanej w postaci tłuszczów lub olejów w określonych komórkach przeznaczonych do tego celu. W budowie błon komórkowych duże znaczenie mają również inne estry kwasów tłuszczowych.

Aby wyprodukować urządzenia magazynujące energię, kwasy tłuszczowe są estryfikowane trójwodorotlenowym alkoholem glicerolem. Są estryfikowane związkami zawierającymi fosfor w błonach komórkowych. Ponadto kwasy tłuszczowe stanowią podstawę syntezy cholesterolu i różnych hormonów (hormony płciowe, glukokortykoidy, mineralokortykoidy).

Pod względem chemicznym reprezentują cząsteczki długołańcuchowe z łańcuchem węglowym i grupą karboksylową, czasem też łańcuch jest rozgałęziony. Czasami w łańcuchu węglowym mogą również występować wiązania podwójne. Wtedy to nienasycone kwasy tłuszczowe. Nasycone kwasy tłuszczowe zawierają tylko pojedyncze wiązania.

Te małe różnice strukturalne są odpowiedzialne za wielość możliwych funkcji tej grupy substancji. Jednak ich główną funkcją jest magazynowanie energii. Substancje wyjściowe do syntezy kwasów tłuszczowych są wytwarzane na każdym szlaku metabolicznym. Acetylo-CoA zawsze powstaje jako produkt pośredni z węglowodanów, białek i tłuszczów, gdy są rozkładane. W mitochondriach acetylo-CoA jest rozkładany na dwutlenek węgla i wodę podczas wytwarzania energii.

Jednak może być również stosowany w cytoplazmie do nowej syntezy kwasów tłuszczowych. Aby to zrobić, najpierw przekształca się go w malonylo-CoA i ADP za pomocą ATP, z karboksylacją i pochłanianiem energii. Z kolei malonylo-CoA podlega enzymatycznej kondensacji z acetylo-ACP. Powstały butyrylo-ACP ponownie kondensuje się z malonylo-CoA. Te kondensacje powtarza się, aż do wytworzenia kwasów tłuszczowych o długości łańcucha do 16 atomów węgla.

W normalnych warunkach synteza kwasów tłuszczowych ma tylko niewielkie znaczenie u ludzi. Jednym z powodów tego jest to, że żywność zwykle zawiera wystarczająco dużą ilość tłuszczu. W ten sposób tłuszcze obecne w żywności są rozkładane na kwasy tłuszczowe i, jeśli to konieczne, ponownie estryfikowane do tłuszczu. Ponadto przy zbilansowanej diecie zbilansowane są dostawy energii i zapotrzebowanie na energię.

W przeszłości jednak często występowały fazy głodu, tak że organizm musiał przyjmować więcej energii w postaci pożywienia, gdy było go zbyt dużo, aby zmagazynować zapasy tłuszczu na czas potrzeby. To samo jest nadal prawdą w przypadku zwierząt, które muszą hibernować, aby przetrwać zimę. Dla nich synteza kwasów tłuszczowych ma ogromne znaczenie, ponieważ są one również zależne od żywności bogatej w węglowodany, aby gromadzić rezerwy tłuszczu.

Choroby i dolegliwości

W związku z problemami zdrowotnymi dużą rolę odgrywa zarówno nadmierna, jak i niewystarczająca produkcja kwasów tłuszczowych. Obecnie choroby związane z dietą stają się coraz bardziej powszechne. W czasach nadwyżek żywności coraz bardziej wzrasta liczba osób z nadwagą, a nawet otyłością. W wyniku stosowania wysokokalorycznej i wysokowęglowodanowej diety organizm przyspiesza syntezę kwasów tłuszczowych.

Zwykle biosynteza kwasów tłuszczowych powinna dziś odgrywać podrzędną rolę. Ale przejadanie się jest powszechne z powodu nadmiernego jedzenia, stresu lub problemów ze zdrowiem psychicznym.

Wynikająca z tego otyłość stanowi poważne wyzwanie dla sektora opieki zdrowotnej. Choroby wtórne to na przykład cukrzyca, miażdżyca tętnic, choroby układu krążenia, demencja lub inne choroby zwyrodnieniowe.

Temu trendowi można przeciwdziałać jedynie poprzez zdrowy tryb życia, dietę o niskiej zawartości węglowodanów i aktywność fizyczną. Ponadto należy ponownie zrównoważyć zużycie energii i zużycie energii.

Hormon insuliny kontroluje wchłanianie glukozy do komórek w celu produkcji energii. Jednak gdy zużywa się mniej energii niż jest wydzielana, insulina jest odpowiedzialna za przyspieszenie syntezy kwasów tłuszczowych. W tym przypadku glukoza jest kierowana do komórek tłuszczowych, gdzie natychmiast zaczyna się nowa formacja kwasów tłuszczowych.

Im bardziej tkanka tłuszczowa jest wypełniona tłuszczem, tym mniej skuteczna staje się insulina. Skomplikowane procesy metaboliczne zmniejszają liczbę receptorów insuliny na błonach komórkowych. Rezultatem jest wzrost poziomu cukru we krwi i wzrost produkcji insuliny, aż do całkowitego ustania. Zatrzymuje się również synteza kwasów tłuszczowych. Aby wytworzyć energię, lipoliza w komórkach tłuszczowych wzrasta wraz ze wzrostem tworzenia ketonów, co powoduje nadmierne zakwaszenie krwi i może prowadzić do śpiączki cukrzycowej.