The mastné kyseliny jsou organické makromolekuly odvozené od uhlovodíků, které se skládají z dlouhých řetězců atomů uhlíku a vodíku, které jsou hydrofobní (jsou rozpustné v tucích) a jsou strukturním základem tuků a lipidů.
Jsou to velmi rozmanité molekuly, které se od sebe odlišují délkou jejich uhlovodíkových řetězců a přítomností, počtem, polohou a / nebo konfigurací jejich dvojných vazeb..
V lipidech zvířat, rostlin, hub a mikroorganismů, jako jsou bakterie a kvasinky, bylo popsáno více než 100 různých tříd mastných kyselin, které jsou u většiny živých bytostí považovány za druhově a tkáňově specifické..
Oleje a tuky, které člověk denně konzumuje, jsou živočišného nebo rostlinného původu, jsou složeny převážně z mastných kyselin.
Rejstřík článků
Molekuly mastných kyselin plní důležité funkce na buněčné úrovni, což z nich dělá základní složky, a protože některé z nich nemohou být syntetizovány zvířaty, musí je získat ze stravy.
Mastné kyseliny jsou neobvyklé jako volné druhy v buněčném cytosolu, takže se obecně nacházejí jako součást jiných molekulárních konjugátů, jako jsou:
- Lipidy v biologických membránách.
- Triglyceridy nebo estery mastných kyselin, které slouží jako zásoby rostlin a živočichů.
- Vosky, které jsou pevnými estery mastných kyselin a alkoholů s dlouhým řetězcem.
- Jiné podobné látky.
U zvířat se mastné kyseliny ukládají v cytoplazmě buněk jako malé kapičky tuku složené z komplexu zvaného triacylglycerol, který není ničím jiným než molekulou glycerolu, na kterou navázal v každém ze svých atomů uhlíku řetězec mastných kyselin. esterovými vazbami.
Zatímco bakterie obsahují krátké a obvykle mononenasycené mastné kyseliny, v přírodě je běžné najít mastné kyseliny, jejichž řetězce mají sudý počet atomů uhlíku, obvykle mezi 14 a 24, nasycené, mononenasycené nebo polynenasycené..
Mastné kyseliny jsou amfipatické molekuly, to znamená, že mají dvě chemicky definované oblasti: hydrofilní polární oblast a hydrofobní nepolární oblast..
Hydrofobní oblast je tvořena dlouhým uhlovodíkovým řetězcem, který z chemického hlediska není příliš reaktivní. Hydrofilní oblast je naopak složena z terminální karboxylové skupiny (-COOH), která se chová jako kyselina.
Tato koncová karboxylová skupina nebo karboxylová kyselina ionizuje v roztoku, je vysoce reaktivní (chemicky vzato) a je velmi hydrofilní, což představuje kovalentní vazebné místo mezi mastnou kyselinou a dalšími molekulami..
Délka uhlovodíkových řetězců mastných kyselin má obvykle sudý počet atomů uhlíku, což úzce souvisí s biosyntetickým procesem, kterým se vyrábějí, protože k jejich růstu dochází v párech uhlíků..
Nejběžnější mastné kyseliny mají řetězce mezi 16 a 18 atomy uhlíku a u zvířat nejsou tyto řetězce rozvětvené.
Mastné kyseliny se klasifikují do dvou velkých skupin podle povahy vazeb, které je tvoří, tj. Podle přítomnosti jednoduchých vazeb nebo dvojných vazeb mezi atomy uhlíku jejich uhlovodíkových řetězců..
Existují tedy nasycené a nenasycené mastné kyseliny.
- Nasycené mastné kyseliny mají pouze jednotlivé vazby uhlík-uhlík a všechny jejich atomy uhlíku jsou „nasycené“ nebo připojené k molekulám vodíku..
- Nenasycené mastné kyseliny mají jednu nebo více dvojných vazeb uhlík-uhlík a ne všechny jsou připojeny k atomu vodíku.
Nenasycené mastné kyseliny se také dělí podle počtu nenasycených (dvojných vazeb) na mononenasycené, na ty, které mají pouze jednu dvojnou vazbu, a na polynenasycené, na ty, které mají více než jednu.
Obvykle mají mezi 4 a 26 atomy uhlíku spojené jednoduchými vazbami. Jeho teplota tání je přímo úměrná délce řetězce, tj. Jeho molekulové hmotnosti.
Mastné kyseliny, které mají 4 až 8 uhlíků, jsou kapalné při 25 ° C a jsou to oleje, které tvoří jedlé oleje, zatímco ty, které mají více než 10 atomů uhlíku, jsou pevné.
Mezi nejběžnější patří kyselina laurová, která je bohatá na oleje z palmových a kokosových jader; kyselina palmitová, nalezená v palmě, kakau a sádle, a kyselina stearová, nalezená v kakau a hydrogenovaných olejích.
Jsou to mastné kyseliny s mnohem větší stabilitou než nenasycené mastné kyseliny, zejména proti oxidaci, alespoň za fyziologických podmínek.
Protože se jednotlivé vazby uhlík-uhlík mohou volně otáčet, jsou nasycené mastné kyseliny velmi flexibilní molekuly, ačkoli sterická překážka činí z plně rozšířené struktury energeticky nejstabilnější..
Tyto mastné kyseliny jsou vysoce reaktivní a náchylné k nasycení a oxidaci. Jsou běžné v rostlinách a mořských organismech. Ti, kteří mají pouze jednu dvojnou vazbu, jsou známí jako mononenasycené nebo monoenové, zatímco ti, kteří mají více než dvě, jsou známí jako polyenové nebo polynenasycené..
Přítomnost dvojných vazeb je mezi atomy uhlíku mezi pozicemi 9 a 10 běžná, ale to neznamená, že mononenasycené mastné kyseliny s nenasyceností v jiné poloze nejsou nalezeny.
Na rozdíl od nasycených jsou nenasycené mastné kyseliny uvedeny nikoli z terminální karboxylové skupiny, ale podle polohy první dvojné vazby C-C. Jsou tedy rozděleny do dvou skupin, omega-6 nebo ω6 kyseliny a omega-3. nebo ω3.
Omega-6 kyseliny mají první dvojnou vazbu na uhlíku číslo 6 a omega-3 kyseliny ji mají na uhlíku číslo 3. Název ω je dán dvojnou vazbou nejblíže konečné methylové skupině.
Dvojné vazby lze také nalézt ve dvou geometrických konfiguracích známých jako „cis " Y „trans“.
Většina přírodních nenasycených mastných kyselin má konfiguraci „Cis„A dvojné vazby mastných kyselin přítomných v komerčních (hydrogenovaných) tucích se nacházejí v „trans“.
V polynenasycených mastných kyselinách jsou dvě dvojné vazby obvykle od sebe odděleny alespoň jednou methylovou skupinou, tj. Jedním atomem uhlíku navázaným na dva atomy vodíku..
Mastné kyseliny mají v živých organismech mnoho funkcí a jak již bylo zmíněno výše, jednou z jejich základních funkcí je podstatná část lipidů, které jsou hlavními složkami biologických membrán a jednou ze tří nejhojnějších biomolekul v organismech. bílkoviny a sacharidy.
Jsou také vynikajícími energetickými substráty, díky nimž se získává velké množství energie ve formě ATP a dalších meziproduktů metabolitů..
Vzhledem k tomu, že například zvířata nejsou schopna ukládat sacharidy, představují mastné kyseliny hlavní zdroj ukládání energie, který pochází z oxidace nadměrně spotřebovaných cukrů.
Nasycené mastné kyseliny s krátkým řetězcem v tlustém střevě se účastní stimulace absorpce vody a iontů sodíku, chloridu a hydrogenuhličitanu; Kromě toho mají funkce při produkci hlenu, při množení kolonocytů (buňky tlustého střeva) atd..
Nenasycené mastné kyseliny jsou zvláště bohaté na jedlé rostlinné oleje, které jsou důležité ve stravě všech lidí.
Jiné se účastní jako ligandy některých proteinů s enzymatickými aktivitami, takže jsou důležité s ohledem na jejich účinky na energetický metabolismus buněk, kde se nacházejí..
Degradace mastných kyselin je známá jako β-oxidace a probíhá v mitochondriích eukaryotických buněk. Biosyntéza se naopak vyskytuje v cytosolu živočišných buněk a v chloroplastech (fotosyntetické organely) rostlinných buněk..
Je to proces závislý na acetyl-CoA, malonyl-CoA a NADPH, vyskytuje se ve všech živých organismech a u „vyšších“ zvířat, jako jsou savci. Například je velmi důležitý v játrech a tukových tkáních, stejně jako v mléčných žlázách..
NADPH použitý pro tuto cestu je hlavně produktem NADP-závislých oxidačních reakcí pentózofosfátové cesty, zatímco acetyl-CoA může pocházet z různých zdrojů, například z oxidační dekarboxylace pyruvátu, z Krebsova cyklu a β-oxidace mastných kyselin.
Biosyntetická cesta, stejně jako β-oxidace, je ve všech buňkách vysoce regulována alosterickými efektory a kovalentní modifikací enzymů, které se podílejí na regulaci..
Cesta začíná tvorbou metabolického meziproduktu známého jako malonyl-CoA z molekuly acetyl-CoA a je katalyzována multifunkčním enzymem zvaným acetyl-CoA karboxyláza..
Tato reakce je adiční reakcí na biotinu závislé karboxylové molekuly (-COOH, karboxylace) a probíhá ve dvou krocích:
U zvířat dochází k tvorbě uhlohydrátových řetězců mastných kyselin dále sekvenčními kondenzačními reakcemi katalyzovanými multimerním a multifunkčním enzymem známým jako syntáza mastných kyselin..
Tento enzym katalyzuje kondenzaci jednotky acetyl-CoA a více molekul malonyl-CoA, které jsou produkovány reakcí acetyl-CoA karboxylázy, což je proces, během kterého se uvolňuje jedna molekula CO2 pro každý malonyl-CoA, který přidává.
Rostoucí mastné kyseliny se esterifikují na bílkovinu zvanou „acylový nosný protein“ nebo ACP, který tvoří thioestery s acylovými skupinami. Na E-coli tento protein je 10 kDa polypeptid, ale u zvířat je součástí komplexu syntázy mastných kyselin.
Rozbití těchto thioesterových vazeb uvolňuje velké množství energie, což termodynamicky umožňuje výskyt kondenzačních kroků v biosyntetické dráze..
V bakteriích aktivita syntázy mastných kyselin ve skutečnosti odpovídá šesti nezávislým enzymům, které používají acetyl-coA a malonyl-coA k tvorbě mastných kyselin a se kterými je spojeno šest různých enzymatických aktivit..
U savců je naopak syntáza mastných kyselin multifunkční homodimerní enzymový komplex s molekulovou hmotností přibližně 500 kDa, který má šest různých katalytických aktivit a se kterým se acylový nosičový protein spojuje.
Thiolové skupiny v cysteinových zbytcích odpovědných za vazbu metabolických meziproduktů na enzym ACP musí být před zahájením syntézy nabité potřebnými acylovými skupinami..
Za tímto účelem se acetylová skupina acetyl-coA přenáší na thiolovou skupinu (-SH) jednoho z cysteinových zbytků podjednotky ACP syntázy mastných kyselin. Tato reakce je katalyzována podjednotkou ACP-acyl-transferázy..
Acetylová skupina se poté převede z ACP na jiný cysteinový zbytek v katalytickém místě jiné enzymové podjednotky komplexu známého jako β-ketoacyl-ACP-syntáza. Enzymový komplex je tedy „připraven“ k zahájení syntézy..
Malonyl-CoA, který je produkován acetyl-CoA karboxylázou, se převede na thiolovou skupinu v ACP a během této reakce se část CoA ztratí. Reakce je katalyzována malonyl-ACP-transferázovou podjednotkou komplexu syntázy mastných kyselin, která pak produkuje malonyl-ACP.
Během tohoto procesu je malonylová skupina spojena s ACP a p-ketoacyl-ACP-syntázou prostřednictvím esteru a další sulfhydrylové vazby..
Enzym β-ketoacyl-ACP-syntáza katalyzuje přenos acetylové skupiny, která byla k ní připojena v kroku „aktivace“, na 2-uhlík malonylové skupiny, který byl v předchozím kroku převeden do ACP.
Během této reakce se z malonylu uvolní molekula CO2, což odpovídá CO2 poskytnutému hydrogenuhličitanem při karboxylační reakci acetyl-CoA karboxylázy. Poté se vyrábí acetoacetyl-ACP.
Podjednotka β-ketoacyl-ACP-reduktázy katalyzuje redukci acetoacetyl-ACP závislou na NADPH, čímž vytváří D-β-hydroxybutyryl-ACP.
V tomto kroku se vytvoří trans-a, β-acyl-ACP nebo ∆2-nenasycený-acyl-ACP (kratonyl-ACP), produkt dehydratace D-β-hydroxybutyryl-ACP působením enoyl- podjednotka ACP-hydratáza.
Později se cratonyl-ACP redukuje na butyryl-ACP reakcí závislou na NADPH katalyzovanou podjednotkou enoyl-ACP-reduktázy. Tato reakce završuje první ze sedmi cyklů, které jsou potřebné k výrobě palmitoyl-ACP, který je prekurzorem téměř všech mastných kyselin..
Butyrylová skupina se převádí z ACP na thiolovou skupinu cysteinového zbytku v p-ketoacyl-ACP-syntáze, s níž je ACP schopna přijmout další malonylovou skupinu z malonyl-CoA.
Tímto způsobem je reakcí, která nastane, kondenzace malonyl-ACP s buturyl-β-ketoacyl-ACP-syntázou, která vede k β-ketohexanoyl-ACP + CO2.
Palmitoyl-ACP, který vzniká v následujících krocích (po přidání dalších 5 malonylových jednotek), může být uvolňován jako volná kyselina palmitová díky aktivitě thioesterázového enzymu, může být převeden na CoA nebo inkorporován do kyseliny fosfatidové pro fosfolipid a syntéza triacylglyceridů.
Syntáza mastných kyselin většiny organismů se zastaví v syntéze palmitoyl-ACP, protože katalytické místo podjednotky β-ketoacyl-ACP-syntázy má konfiguraci, ve které mohou být přijaty pouze mastné kyseliny této délky.
Ty jsou v mořských organismech relativně běžné a jsou také syntetizovány komplexem syntázy mastných kyselin. K „aktivační“ reakci však dochází u delší molekuly, propionyl-ACP, se třemi atomy uhlíku..
Kyselina palmitová, jak již bylo uvedeno, slouží jako prekurzor mnoha nasycených a nenasycených mastných kyselin s delším řetězcem. Proces „prodlužování“ mastných kyselin probíhá v mitochondriích, zatímco zavádění nenasycených látek probíhá v zásadě v endoplazmatickém retikulu.
Mnoho organismů přeměňuje své nasycené mastné kyseliny na nenasycené jako adaptaci na nízké teploty prostředí, protože jim to umožňuje udržovat teplotu tání lipidů pod pokojovou teplotou..
Mnoho vlastností mastných kyselin závisí na délce jejich řetězce a přítomnosti a počtu nenasycených látek:
- Nenasycené mastné kyseliny mají nižší teploty tání než nasycené mastné kyseliny stejné délky.
- Délka mastných kyselin (počet atomů uhlíku) je nepřímo úměrná tekutosti nebo pružnosti molekuly, to znamená, že „kratší“ molekuly jsou tekutější a naopak..
Obecně se tekuté mastné látky skládají z mastných kyselin s krátkým řetězcem za přítomnosti nenasycených látek.
Rostliny mají nadměrné množství nenasycených mastných kyselin, stejně jako zvířata, která žijí při velmi nízkých teplotách, protože za těchto podmínek jim jako složky lipidů přítomných v buněčných membránách dodávají větší tekutost..
Za fyziologických podmínek způsobuje přítomnost dvojné vazby v uhlovodíkovém řetězci mastné kyseliny zakřivení asi 30 °, což způsobuje, že tyto molekuly zabírají větší prostor a snižují sílu jejich van der Waalsových interakcí..
Přítomnost dvojných vazeb v mastných kyselinách spojených s lipidovými molekulami má přímý vliv na stupeň „obalu“, který mohou mít v membránách, ke kterým patří, a tedy také na membránové proteiny.
Rozpustnost mastných kyselin klesá s rostoucí délkou jejich řetězce, takže jsou nepřímo úměrné. Ve vodných a lipidových směsích se mastné kyseliny sdružují ve strukturách známých jako micely..
Micela je struktura, ve které jsou „uzavřeny“ alifatické řetězce mastných kyselin, čímž „vylučují“ všechny molekuly vody a na jejichž povrchu se nacházejí karboxylové skupiny..
Názvosloví mastných kyselin může být poněkud složité, zvláště pokud se odkazuje na běžná jména, která dostávají, která často souvisejí s některými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, s místem, kde se nacházejí nebo s jinými vlastnostmi.
Mnoho autorů se domnívá, že jelikož jsou tyto molekuly ionizovány při fyziologickém pH díky terminální karboxylové skupině, mělo by se o nich hovořit jako o „karboxylátech“ pomocí terminaceato ".
Podle systému IUPAC se výčet atomů uhlíku mastné kyseliny provádí z karboxylové skupiny na polárním konci molekuly a první dva atomy uhlíku připojené k této skupině se nazývají a respektive β. Terminální methyl řetězce obsahuje atom uhlíku ω.
Obecně je v systematické nomenklatuře uveden název „mateřského“ uhlovodíku (uhlovodík se stejným počtem atomů uhlíku) a jeho konec „nebo" pro "Oico", pokud se jedná o nenasycenou mastnou kyselinu, přidá se konec "Enický".
Zvažte například případ mastné kyseliny C18 (C18):
- Protože uhlovodík se stejným počtem atomů uhlíku je známý jako oktadekan, nazývá se nasycená kyselina „kyselina oktadekanová" Dobře "oktadekanoát"A jeho běžný název je kyselina stearová.".
- Pokud máte ve své struktuře dvojnou vazbu mezi párem atomů uhlíku, je to známé jako „kyselina oktadecenová"
- Pokud má dvě dvojné vazby c - c, je volána "Kyselina oktadekadienová" a pokud máte tři “kyselina oktadecatrienová".
Pokud chcete shrnout nomenklaturu, pak se pro 18-uhlíkovou mastnou kyselinu použije 18: 0 a žádné dvojné vazby (nasycené) a v závislosti na stupni nenasycení se místo molekuly napíše 18: 1. s nenasyceností, 18: 2 pro jednoho se dvěma nenasycenými a tak dále.
Pokud chcete určit, mezi kterými atomy uhlíku jsou dvojné vazby v nenasycených mastných kyselinách, použijte symbol ∆ s číselným horním indexem, který označuje místo nenasycení a předponu „Cis"Nebo „trans“, v závislosti na konfiguraci tohoto.
Zatím žádné komentáře