Oksidasi asam lemak yang lebih tinggi. Gangguan oksidasi asam lemak Enzim oksidasi beta asam lemak

2.1. Oksidasi asam lemak dalam sel

Asam lemak yang lebih tinggi dapat dioksidasi dalam sel melalui tiga cara:

a) dengan oksidasi-a,

b) dengan oksidasi-b,

c) dengan oksidasi-w.

Proses oksidasi a- dan w dari asam lemak yang lebih tinggi terjadi di mikrosom sel dengan partisipasi enzim monooksigenase dan memainkan fungsi plastik terutama - selama proses ini, sintesis asam hidroksi, asam keto dan asam dengan jumlah karbon ganjil atom yang diperlukan untuk sel terjadi. Jadi, selama oksidasi-a, asam lemak dapat diperpendek oleh satu atom karbon, sehingga berubah menjadi asam dengan jumlah atom “C” ganjil, sesuai dengan skema berikut:

2.1.1. b-Oksidasi asam lemak yang lebih tinggi Metode utama oksidasi asam lemak yang lebih tinggi, setidaknya dalam kaitannya dengan jumlah total senyawa golongan ini yang teroksidasi di dalam sel, adalah proses oksidasi b, yang ditemukan oleh Knoop pada tahun 1904. Proses ini dapat didefinisikan sebagai proses pemecahan oksidatif bertahap dari asam lemak yang lebih tinggi, di mana terjadi pembelahan berurutan dari fragmen dua karbon dalam bentuk asetil-KoA dari gugus karboksil dari molekul asam lemak tinggi yang teraktivasi. .

Asam lemak yang lebih tinggi yang masuk ke dalam sel diaktifkan dan diubah menjadi asil-KoA (R-CO-SKoA), dan aktivasi asam lemak terjadi di sitosol. Proses b-oksidasi asam lemak terjadi di matriks mitokondria. Pada saat yang sama, membran bagian dalam mitokondria kedap terhadap asil-KoA, yang menimbulkan pertanyaan tentang mekanisme pengangkutan residu asil dari sitosol ke matriks mitokondria.

Residu asil diangkut melintasi membran bagian dalam mitokondria menggunakan pembawa khusus, yaitu karnitin (CN):

Di dalam sitosol, dengan bantuan enzim asilCoA eksternal:karnitin asiltransferase (E1 pada diagram di bawah), residu asam lemak yang lebih tinggi ditransfer dari koenzim A ke karnitin untuk membentuk asilkarnitin:

Asilkarnitinin, dengan partisipasi sistem karnitin-asilkarnitin-translokase khusus, melewati membran ke dalam mitokondria dan ke dalam matriks, dengan bantuan enzim asil-KoA internal: karnitin asiltransferase (E2), residu asil ditransfer dari karnitin menjadi koenzim A intramitokondria. Akibatnya, residu teraktivasi muncul dalam matriks mitokondria asam lemak dalam bentuk asil-KoA; karnitin yang dilepaskan, menggunakan translocase yang sama, melewati membran mitokondria ke dalam sitosol, di mana ia dapat dimasukkan dalam siklus transpor baru. Translocase karnitin asilkarnitin, yang dibangun di dalam membran dalam mitokondria, mentransfer molekul asilkarnitin ke dalam mitokondria sebagai ganti molekul karnitin yang dikeluarkan dari mitokondria.

Asam lemak teraktivasi dalam matriks mitokondria mengalami oksidasi siklik bertahap menurut skema berikut:

Sebagai hasil dari satu siklus oksidasi b, radikal asam lemak diperpendek oleh 2 atom karbon, dan fragmen yang terpecah dilepaskan sebagai asetil-KoA. Persamaan siklus ringkasan:

Selama satu siklus oksidasi b, misalnya, selama konversi stearoyl-CoA menjadi palmitoyl-CoA dengan pembentukan asetil-CoA, 91 kkal/mol energi bebas dilepaskan, tetapi sebagian besar energi ini terakumulasi dalam bentuk energi dari koenzim tereduksi, dan kehilangan energi dalam bentuk panas hanya berjumlah sekitar 8 kkal/mol.

Asetil-KoA yang dihasilkan dapat masuk ke siklus Krebs, dimana akan dioksidasi menjadi produk akhir, atau dapat digunakan untuk kebutuhan sel lainnya, misalnya untuk sintesis kolesterol. Asil-KoA, yang diperpendek oleh 2 atom karbon, memasuki siklus b-oksidasi baru. Sebagai hasil dari beberapa siklus oksidasi yang berurutan, seluruh rantai karbon dari asam lemak aktif dipecah menjadi molekul asetil-KoA "n", nilai "n" ditentukan oleh jumlah atom karbon dalam asam lemak asli.

Efek energi dari satu siklus oksidasi b dapat diperkirakan berdasarkan fakta bahwa selama siklus tersebut terbentuk 1 molekul FADH2 dan 1 molekul NADH + H. Ketika mereka memasuki rantai enzim pernapasan, 5 molekul ATP (2 + 3) akan disintesis. Jika asetil-KoA yang dihasilkan dioksidasi dalam siklus Krebs, sel akan menerima 12 molekul ATP lebih banyak.

Untuk asam stearat, persamaan keseluruhan oksidasi bnya berbentuk:

Perhitungan menunjukkan bahwa selama oksidasi asam stearat di dalam sel, 148 molekul ATP akan disintesis. Saat menghitung keseimbangan energi oksidasi, perlu untuk mengecualikan dari jumlah ini 2 ekuivalen makroergik yang dikeluarkan selama aktivasi asam lemak (selama aktivasi, ATP dipecah menjadi AMP dan 2 H3PO4). Jadi, ketika asam stearat dioksidasi, sel akan menerima 146 molekul ATP.

Sebagai perbandingan: ketika 3 molekul glukosa dioksidasi, yang juga mengandung 18 atom karbon, sel hanya menerima 114 molekul ATP, yaitu. Asam lemak yang lebih tinggi merupakan bahan bakar energi yang lebih bermanfaat bagi sel dibandingkan dengan monosakarida. Rupanya, keadaan ini adalah salah satu alasan utama cadangan energi tubuh sebagian besar disajikan dalam bentuk triasilgliserol, bukan glikogen.

Jumlah total energi bebas yang dilepaskan selama oksidasi 1 mol asam stearat adalah sekitar 2632 kkal, dimana sekitar 1100 kkal terakumulasi dalam bentuk energi ikatan energi tinggi dari molekul ATP yang disintesis total energi bebas yang dilepaskan terakumulasi.

Laju oksidasi b asam lemak yang lebih tinggi ditentukan, pertama, oleh konsentrasi asam lemak dalam sel dan, kedua, oleh aktivitas asil-KoA eksternal: karnitin asiltransferase. Aktivitas enzim dihambat oleh malonil-KoA. Kita akan membahas arti mekanisme pengaturan terakhir nanti, ketika kita membahas koordinasi proses oksidasi dan sintesis asam lemak di dalam sel.

Amandel oranye dan akumulasi ester kolesterol di jaringan retikuloendotelial lainnya. Patologi ini berhubungan dengan percepatan katabolisme apo A-I. Pencernaan dan penyerapan lipid. Empedu. Arti. Pada awal pembentukan doktrin modern tentang fungsi eksokrin hati, ketika para ilmuwan alam baru pertama kali...

Dinamika transformasi kimia yang terjadi dalam sel dipelajari oleh kimia biologi. Tugas fisiologi adalah menentukan total pengeluaran zat dan energi oleh tubuh dan bagaimana mereka harus diisi ulang melalui nutrisi yang cukup. Metabolisme energi berfungsi sebagai indikator kondisi umum dan aktivitas fisiologis tubuh. Satuan pengukuran energi yang umum digunakan dalam biologi dan...

Asam yang tergolong asam lemak esensial (linoleat, linolenat, arakidonat), yang tidak disintesis pada manusia dan hewan. Dengan lemak, kompleks zat aktif biologis masuk ke dalam tubuh: fosfolipid, sterol. Triasilgliserol – fungsi utamanya adalah penyimpanan lipid. Mereka ditemukan di sitosol dalam bentuk tetesan minyak emulsi halus. Lemak kompleks:...

... α,d – glukosa glukosa – 6 – fosfat Dengan pembentukan glukosa – 6 – fosfat, jalur glikolisis dan glikogenolisis bertepatan. Glukosa-6-fosfat menempati tempat penting dalam metabolisme karbohidrat. Ia memasuki jalur metabolisme berikut: glukosa - 6 - glukosa fosfat + H3PO4 fruktosa - 6 - jalur pemecahan fosfat pentosa (memasuki darah, dll. ...

Dan rantai pernafasan, mengubah energi yang terkandung dalam asam lemak menjadi energi ikatan ATP.

Oksidasi asam lemak (oksidasi β)

Diagram dasar β-oksidasi.

Jalur ini disebut oksidasi β, karena atom karbon ke-3 dari asam lemak (posisi β) dioksidasi menjadi gugus karboksil, dan pada saat yang sama gugus asetil, termasuk C 1 dan C 2 dari asam lemak asli, dibelah dari asam.

Reaksi oksidasi β terjadi di mitokondria sebagian besar sel tubuh (kecuali sel saraf). Untuk oksidasi, asam lemak digunakan yang masuk ke sitosol dari darah atau muncul selama lipolisis TAG intraselulernya sendiri. Persamaan keseluruhan oksidasi asam palmitat adalah sebagai berikut:

Palmitoil-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Asetil-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH

Tahapan oksidasi asam lemak

Reaksi aktivasi asam lemak.

1. Sebelum menembus matriks mitokondria dan teroksidasi, asam lemak harus diaktifkan di sitosol. Hal ini dicapai dengan penambahan koenzim A ke dalamnya untuk membentuk asil-S-KoA. Asil-S-KoA adalah senyawa berenergi tinggi. Reaksi ireversibilitas dicapai dengan hidrolisis difosfat menjadi dua molekul asam fosfat.

Transportasi asam lemak yang bergantung pada karnitin ke dalam mitokondria.

2. Asil-S-CoA tidak mampu melewati membran mitokondria, sehingga ada cara untuk mengangkutnya dalam kombinasi dengan zat mirip vitamin karnitin. Membran luar mitokondria mengandung enzim karnitin asiltransferase I.

Karnitin disintesis di hati dan ginjal dan kemudian diangkut ke organ lain. Pada masa prenatal dan tahun-tahun pertama kehidupan, pentingnya karnitin bagi tubuh sangatlah tinggi. Pasokan energi ke sistem saraf tubuh anak dan, khususnya, otak dilakukan melalui dua proses paralel: oksidasi asam lemak yang bergantung pada karnitin dan oksidasi glukosa aerobik. Karnitin diperlukan untuk pertumbuhan otak dan sumsum tulang belakang, untuk interaksi seluruh bagian sistem saraf yang bertanggung jawab atas pergerakan dan interaksi otot. Ada penelitian yang menghubungkan Cerebral Palsy dan fenomena “kematian dalam buaian” dengan defisiensi karnitin.

3. Setelah berikatan dengan karnitin, asam lemak diangkut melintasi membran melalui translokase. Di sini, di sisi dalam membran, enzim karnitin asiltransferase II kembali membentuk asil-S-KoA, yang memasuki jalur oksidasi-β.

Urutan reaksi β-oksidasi asam lemak.

4. Proses oksidasi β sendiri terdiri dari 4 reaksi yang berulang secara siklis. Mereka secara berurutan mengalami oksidasi (asil-SCoA dehydrogenase), hidrasi (enoyl-SCoA hydratase) dan sekali lagi oksidasi atom karbon ke-3 (hydroxyacyl-SCoA dehydrogenase). Terakhir, reaksi transferase, asetil-SCoA dibelah dari asam lemak. HS-CoA ditambahkan ke sisa asam lemak (dipersingkat menjadi dua karbon), dan kembali ke reaksi pertama. Hal ini diulangi hingga siklus terakhir menghasilkan dua asetil-SCoA.

Perhitungan keseimbangan energi β-oksidasi

Saat menghitung jumlah ATP yang terbentuk selama oksidasi β asam lemak, perlu diperhitungkan:

• jumlah asetil-SCoA yang terbentuk ditentukan oleh pembagian jumlah atom karbon dalam asam lemak dengan 2;
• jumlah siklus β-oksidasi. Jumlah siklus β-oksidasi mudah ditentukan berdasarkan konsep asam lemak sebagai rantai unit dua karbon. Jumlah jeda antar unit sesuai dengan jumlah siklus β-oksidasi. Nilai yang sama dapat dihitung menggunakan rumus (n/2 −1), dimana n adalah jumlah atom karbon dalam asam;
• jumlah ikatan rangkap dalam suatu asam lemak. Pada reaksi oksidasi β pertama, ikatan rangkap terbentuk dengan partisipasi FAD. Jika ikatan rangkap sudah ada dalam asam lemak, maka reaksi ini tidak diperlukan dan FADN 2 tidak terbentuk. Jumlah FADN 2 yang belum terbentuk sesuai dengan jumlah ikatan rangkap. Reaksi sisa siklus berlangsung tanpa perubahan;
• jumlah energi ATP yang dihabiskan untuk aktivasi (selalu sesuai dengan dua ikatan energi tinggi).

Contoh. Oksidasi asam palmitat

• Karena terdapat 16 atom karbon, oksidasi β menghasilkan 8 molekul asetil-SCoA. Yang terakhir memasuki siklus TCA; ketika dioksidasi dalam satu putaran siklus, terbentuk 3 molekul NADH, 1 molekul FADH 2 dan 1 molekul GTP, yang setara dengan 12 molekul ATP (lihat juga Metode memperolehnya). energi di dalam sel). Jadi, 8 molekul asetil-S-KoA akan menghasilkan pembentukan 8×12 = 96 molekul ATP.
• untuk asam palmitat, jumlah siklus β-oksidasi adalah 7. Dalam setiap siklus terbentuk 1 molekul FADH 2 dan 1 molekul NADH. Memasuki rantai pernafasan, totalnya “memberikan” 5 molekul ATP. Jadi, dalam 7 siklus 7 × 5 = 35 molekul ATP terbentuk.
• Tidak ada ikatan rangkap dalam asam palmitat.
• 1 molekul ATP digunakan untuk mengaktifkan asam lemak, yang kemudian dihidrolisis menjadi AMP, yaitu 2 ikatan energi tinggi atau dua ATP dihabiskan.

Jadi, kesimpulannya, kita mendapatkan 96 + 35-2 = 129 molekul ATP terbentuk selama oksidasi asam palmitat.

Untuk mengubah energi yang terkandung dalam asam lemak menjadi energi ikatan ATP, terdapat jalur metabolisme oksidasi asam lemak menjadi CO2 dan air, yang berkaitan erat dengan siklus asam trikarboksilat dan rantai pernapasan. Jalan ini disebut β-oksidasi, Karena terjadi oksidasi atom karbon ke-3 dari asam lemak (posisi β) menjadi gugus karboksil, dan pada saat yang sama gugus asetil, termasuk C 1 dan C 2 dari asam lemak asli, dibelah dari asam.

Diagram dasar β-oksidasi

Reaksi β-oksidasi terjadi di mitokondria sebagian besar sel dalam tubuh (kecuali sel saraf). Asam lemak yang masuk ke sitosol dari darah atau muncul selama lipolisis TAG intraselulernya sendiri digunakan untuk oksidasi. Persamaan keseluruhan oksidasi asam palmitat adalah sebagai berikut:

Palmitoil-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Asetil-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH

Tahapan oksidasi asam lemak

1. Sebelum menembus matriks mitokondria dan teroksidasi, asam lemak harus mengaktifkan di sitosol. Hal ini dicapai dengan penambahan koenzim A ke dalamnya untuk membentuk asil-SCoA. Asil-SCoA adalah senyawa berenergi tinggi. Reaksi ireversibilitas dicapai dengan hidrolisis difosfat menjadi dua molekul asam fosfat.

Sintetase Asil-SCoA ditemukan di retikulum endoplasma, pada membran luar mitokondria dan di dalamnya. Ada berbagai macam sintetase yang spesifik untuk asam lemak yang berbeda.

Reaksi aktivasi asam lemak

2. Asil-SCoA tidak mampu melewati membran mitokondria, sehingga ada cara untuk mentransfernya dalam kombinasi dengan zat mirip vitamin karnitin (vitamin B11). Ada enzim di membran luar mitokondria karnitin asiltransferase I.

Transportasi asam lemak yang bergantung pada karnitin ke dalam mitokondria

Karnitin disintesis di hati dan ginjal dan kemudian diangkut ke organ lain. Di dalam intrauterin periode dan masuk tahun-tahun awal Dalam kehidupan, pentingnya karnitin bagi tubuh sangatlah besar. Pasokan energi ke sistem saraf anak-anak tubuh dan, khususnya, otak dilakukan karena dua proses paralel: oksidasi asam lemak yang bergantung pada karnitin dan oksidasi glukosa aerobik. Karnitin diperlukan untuk pertumbuhan otak dan sumsum tulang belakang, untuk interaksi seluruh bagian sistem saraf yang bertanggung jawab atas pergerakan dan interaksi otot. Ada penelitian yang menghubungkan kekurangan karnitin kelumpuhan serebral dan fenomena" kematian dalam buaian".

Bayi, bayi prematur, dan bayi dengan berat badan lahir rendah sangat sensitif terhadap defisiensi karnitin. Cadangan endogen mereka dengan cepat habis dalam berbagai situasi stres (penyakit menular, gangguan pencernaan, gangguan makan). Biosintesis karnitin tidak mencukupi, dan asupan makanan biasa tidak mampu mempertahankan tingkat yang cukup dalam darah dan jaringan.

3. Setelah berikatan dengan karnitin, asam lemak diangkut melintasi membran melalui translokase. Di sini, di sisi dalam membran, enzim karnitin asiltransferase II kembali membentuk asil-SCoA, yang memasuki jalur oksidasi-β.

4. Proses itu sendiri β-oksidasi terdiri dari 4 reaksi yang berulang secara siklis. Itu terjadi secara berurutan oksidasi(asil-SCoA dehidrogenase), hidrasi(enoyl-SCoA hidratase) dan lagi oksidasi Atom karbon ke-3 (hidroksiasil-SCoA dehidrogenase). Terakhir, reaksi transferase, asetil-SCoA dibelah dari asam lemak. HS-CoA ditambahkan ke sisa asam lemak (dipersingkat menjadi dua karbon), dan kembali ke reaksi pertama. Hal ini diulangi hingga siklus terakhir menghasilkan dua asetil-SCoA.

Urutan reaksi β-oksidasi asam lemak

Perhitungan keseimbangan energi β-oksidasi

Sebelumnya, ketika menghitung efisiensi oksidasi, koefisien P/O untuk NADH diambil sebesar 3,0, untuk FADH 2 – 2,0.

Menurut data modern, nilai koefisien P/O untuk NADH adalah 2,5, untuk FADH 2 – 1,5.

Saat menghitung jumlah ATP yang terbentuk selama oksidasi β asam lemak, perlu diperhitungkan:

• jumlah asetil-SCoA yang terbentuk ditentukan oleh pembagian biasa jumlah atom karbon dalam asam lemak dengan 2.
• nomor siklus β-oksidasi. Jumlah siklus β-oksidasi mudah ditentukan berdasarkan konsep asam lemak sebagai rantai unit dua karbon. Jumlah jeda antar unit sesuai dengan jumlah siklus β-oksidasi. Nilai yang sama dapat dihitung dengan menggunakan rumus (n/2 -1), dimana n adalah jumlah atom karbon dalam asam.
• jumlah ikatan rangkap dalam suatu asam lemak. Pada reaksi oksidasi β pertama, ikatan rangkap terbentuk dengan partisipasi FAD. Jika ikatan rangkap sudah ada dalam asam lemak, maka reaksi ini tidak diperlukan dan FADN 2 tidak terbentuk. Jumlah FADN 2 yang hilang sesuai dengan jumlah ikatan rangkap. Reaksi sisa siklus berlangsung tanpa perubahan.
• jumlah energi ATP yang dihabiskan untuk aktivasi (selalu sesuai dengan dua ikatan energi tinggi).

Contoh. Oksidasi asam palmitat

1. Karena ada 16 atom karbon, terjadi oksidasi β 8 molekul asetil-SCoA. Yang terakhir memasuki siklus TCA; ketika dioksidasi dalam satu putaran siklus, 3 molekul NADH (7,5 ATP), 1 molekul FADH 2 (1,5 ATP) dan 1 molekul GTP terbentuk, yang setara dengan 10 molekul dari ATP. Jadi, 8 molekul asetil-SCoA akan membentuk 8 × 10 = 80 molekul ATP.
2. Untuk asam palmitat jumlah siklus β-oksidasi adalah 7. Dalam setiap siklus, dihasilkan 1 molekul FADH 2 (1,5 ATP) dan 1 molekul NADH (2,5 ATP). Memasuki rantai pernafasan, totalnya “memberikan” 4 molekul ATP. Jadi, dalam 7 siklus 7×4 = 28 molekul ATP terbentuk.
3. Ikatan rangkap pada asam palmitat TIDAK.
4. 1 molekul ATP digunakan untuk mengaktifkan asam lemak, yang, bagaimanapun, dihidrolisis menjadi AMP, yaitu terbuang 2 koneksi makroergik atau dua ATP.
5. Jadi, kesimpulannya, kita dapatkan 80+28-2 =106 Molekul ATP terbentuk selama oksidasi asam palmitat.

Knoop pada tahun 1904 mengajukan hipotesis oksidasi β asam lemak berdasarkan eksperimen memberi makan kelinci berbagai asam lemak di mana satu atom hidrogen pada gugus metil terminal (pada atom karbon ω) digantikan oleh radikal fenil (C 6 jam 5 -).

Knoop mengemukakan bahwa oksidasi molekul asam lemak dalam jaringan tubuh terjadi pada posisi β; Akibatnya, terjadi pemotongan berurutan fragmen dua karbon dari molekul asam lemak di sisi gugus karboksil.

Asam lemak yang merupakan bagian dari lemak alami hewan dan tumbuhan termasuk dalam rangkaian dengan jumlah atom karbon genap. Asam apa pun, dengan melepaskan sepasang atom karbon, pada akhirnya melewati tahap asam butirat, yang, setelah oksidasi β berikutnya, akan menghasilkan asam asetoasetat. Yang terakhir ini kemudian dihidrolisis menjadi dua molekul asam asetat.

Teori oksidasi β asam lemak, yang dikemukakan oleh Knoop, tidak kehilangan signifikansinya hingga saat ini dan sebagian besar menjadi dasar gagasan modern tentang mekanisme oksidasi asam lemak.

Ide modern tentang oksidasi asam lemak

Telah ditetapkan bahwa oksidasi asam lemak dalam sel terjadi di mitokondria dengan partisipasi kompleks multienzim. Diketahui juga bahwa asam lemak pada awalnya diaktifkan dengan partisipasi ATP dan HS-KoA; Ester CoA dari asam ini berfungsi sebagai substrat pada semua tahap oksidasi enzimatik asam lemak selanjutnya; Peran karnitin dalam pengangkutan asam lemak dari sitoplasma ke mitokondria juga telah diklarifikasi.

Proses oksidasi asam lemak terdiri dari tahapan utama sebagai berikut.

Aktivasi asam lemak dan penetrasinya dari sitoplasma ke mitokondria. Pembentukan “bentuk aktif” asam lemak (asil-KoA) dari koenzim A dan asam lemak merupakan proses endergonik yang terjadi melalui penggunaan energi ATP:

Reaksi ini dikatalisis oleh asil-KoA sintetase. Ada beberapa enzim seperti itu: salah satunya mengkatalisis aktivasi asam lemak yang mengandung 2 hingga 3 atom karbon, yang lain - dari 4 hingga 12 atom, yang ketiga - dari 12 atau lebih atom karbon.

Seperti telah disebutkan, oksidasi asam lemak (asil-KoA) terjadi di mitokondria. Dalam beberapa tahun terakhir, telah terbukti bahwa kemampuan asil-KoA untuk menembus dari sitoplasma ke dalam mitokondria meningkat tajam dengan adanya basa nitrogen, karnitin (γ-trimethylamino-β-hydroxybutyrate). Asil-KoA, bergabung dengan karnitin, dengan partisipasi enzim sitoplasma spesifik (karnitin asil-KoA transferase), membentuk asilkarnitin (ester karnitin dan asam lemak), yang memiliki kemampuan untuk menembus ke dalam mitokondria:

Setelah asilkarnitin melewati membran mitokondria, reaksi sebaliknya terjadi - pembelahan asilkarnitin dengan partisipasi HS-CoA dan mitokondria karnitin asil-CoA transferase:

Dalam hal ini, karnitin kembali ke sitoplasma sel, dan asil-KoA mengalami oksidasi di mitokondria.

Dehidrogenasi tahap pertama. Asil-KoA di mitokondria terutama mengalami dehidrogenasi enzimatik;

dalam hal ini, asil-KoA kehilangan dua atom hidrogen pada posisi α- dan β, berubah menjadi ester CoA dari asam tak jenuh:

Tampaknya ada beberapa dehidrogenase asil-KoA yang mengandung FAD, yang masing-masing memiliki kekhususan untuk asil-KoA dengan panjang rantai karbon tertentu.

Tahap hidrasi. Asil-KoA tak jenuh (enoyl-CoA), dengan partisipasi enzim enoyl-CoA hidratase, mengikat molekul air. Akibatnya, β-hidroksiasil-KoA terbentuk:

Dehidrogenasi tahap kedua.β-hidroksiasil-KoA yang dihasilkan kemudian didehidrogenasi. Reaksi ini dikatalisis oleh dehidrogenase yang bergantung pada NAD. Reaksi berlangsung menurut persamaan berikut:

Dalam reaksi ini, β-ketoasil-KoA berinteraksi dengan koenzim A. Akibatnya, β-ketoasil-KoA dibelah dan asil-KoA dipendekkan oleh dua atom karbon dan terbentuklah fragmen dua karbon dalam bentuk asetil-KoA. . Reaksi ini dikatalisis oleh asetil-KoA asiltransferase (atau tiolase):

Asetil-KoA yang dihasilkan mengalami oksidasi dalam siklus asam trikarboksilat (siklus Krebs), dan asil-KoA, yang diperpendek oleh dua atom karbon, sekali lagi melewati seluruh jalur oksidasi β hingga terbentuknya butiril-KoA (senyawa 4-karbon ), yang selanjutnya dioksidasi menjadi dua molekul asetil-KoA (lihat diagram).

Misalnya, dalam kasus asam palmitat (C 16), 7 siklus oksidasi diulangi. Ingatlah bahwa selama oksidasi asam lemak yang mengandung n atom karbon, terjadi n/2 - 1 siklus oksidasi β (yaitu, satu siklus kurang dari n/2, karena oksidasi butiril-KoA segera menghasilkan dua molekul asetil -CoA) dan total n/2 molekul asetil-CoA akan diperoleh.

Oleh karena itu, persamaan keseluruhan p-oksidasi asam palmitat dapat ditulis sebagai berikut:

Palmitoil-KoA + 7 FAD + 7 NAD + 7H 2 O + 7HS-KoA --> 8 Asetil-KoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2 .

Keseimbangan energi. Dengan setiap siklus β-oksidasi, 1 molekul FADH 2 dan 1 molekul NADH 2 terbentuk. Yang terakhir, dalam proses oksidasi dalam rantai pernapasan dan fosforilasi terkait, menghasilkan: FADH 2 - dua molekul ATP dan NADH 2 - tiga molekul ATP, yaitu total 5 molekul ATP terbentuk dalam satu siklus. Dalam kasus oksidasi asam palmitat, terjadi 7 siklus oksidasi β (16/2 - 1 = 7), yang mengarah pada pembentukan 5X7 = 35 molekul ATP. Dalam proses oksidasi β asam palmitat terbentuk molekul asetil-KoA yang masing-masing terbakar dalam siklus asam trikarboksilat menghasilkan 12 molekul ATP, dan 8 molekul akan menghasilkan 12X8 = 96 molekul ATP.

Jadi, secara total, dengan oksidasi sempurna asam palmitat, 35+96=131 molekul ATP terbentuk. Namun, dengan memperhitungkan satu molekul ATP yang dihabiskan pada awal pembentukan bentuk aktif asam palmitat (palmitoyl-CoA), total hasil energi untuk oksidasi lengkap satu molekul asam palmitat dalam kondisi hewan adalah 131-1 = 130 molekul ATP (perhatikan bahwa dengan oksidasi lengkap satu molekul glukosa hanya menghasilkan 36 molekul ATP).

Dihitung bahwa jika perubahan energi bebas sistem (ΔG) pada pembakaran sempurna satu molekul asam palmitat adalah 9797 kJ, dan ikatan fosfat terminal ATP yang kaya energi ditandai dengan nilai sekitar 34,5 kJ, maka ternyata sekitar 45% dari total energi potensial asam palmitat pada oksidasinya di dalam tubuh dapat digunakan untuk resintesis ATP, dan sisanya tampaknya hilang sebagai panas.

ASAM LEMAK- asam karboksilat alifatik, banyak di antaranya ditemukan pada lemak hewani dan nabati; dalam tubuh hewan dan tumbuhan, asam lemak bebas dan asam lemak yang merupakan bagian dari lipid melakukan fungsi yang sangat penting - energik dan plastik. Asam lemak tak jenuh terlibat dalam tubuh manusia dan hewan dalam biosintesis sekelompok khusus zat aktif biologis - prostaglandin (lihat). Kandungan asam lemak bebas dan terikat ester dalam serum darah berfungsi sebagai tes diagnostik tambahan untuk sejumlah penyakit. Senyawa cair banyak digunakan untuk pembuatan berbagai sabun, dalam produksi karet dan produk karet, pernis, enamel dan minyak pengering.

Tergantung pada jumlah gugus karboksil dalam molekul, senyawa cair satu, dua, dan polibasa dibedakan, dan menurut derajat kejenuhan radikal hidrokarbon, senyawa cair jenuh (jenuh) dan tak jenuh (tak jenuh) dibedakan. Berdasarkan jumlah atom karbon pada rantai asam cair dibedakan menjadi lebih rendah (c1-C3), menengah (C4-C9) dan lebih tinggi (C10-C26) - Senyawa cair jenuh mempunyai rumus molekul umum C n H 2 n HAI 2. Rumus umum asam lemak tak jenuh bergantung pada jumlah ikatan rangkap atau rangkap tiga yang dikandungnya.

Tata nama yang rasional dan sistematis digunakan untuk menunjuk perumahan; Selain itu, banyak kompleks perumahan yang memiliki nama historis. Menurut tata nama rasional, semua senyawa cair dianggap sebagai turunan asam asetat, di mana atom hidrogen dari gugus metil dalam molekulnya digantikan oleh radikal hidrokarbon. Menurut tata nama sistematisnya, nama campuran cair berasal dari nama hidrokarbon yang molekulnya tersusun dari jumlah atom karbon yang sama, termasuk karbon golongan karboksil, dengan jumlah molekul asam cair (misalnya , propana - asam propana, etana - asam etana, heksana - asam heksana, dll.). Nama senyawa cair tak jenuh menunjukkan jumlah ikatan rangkap (mono-, di-, tri-, dll) dan ditambah akhiran “ene”. Penomoran atom karbon cair diawali dengan karbon golongan karboksil (COOH-) dan ditandai dengan angka arab. Atom C yang paling dekat dengan gugus COOH disebut alfa, atom C di sebelahnya disebut beta, dan atom karbon terminal dalam radikal hidrokarbon disebut omega. Ikatan rangkap dalam molekul asam cair dilambangkan dengan simbol Δ atau hanya diberi nomor atom karbon tempat ikatan rangkap berada, yang menunjukkan konfigurasi rantai cis atau trans. Beberapa kompleks perumahan yang paling umum dan nama-namanya yang sepele, rasional, dan sistematis diberikan pada Tabel 1.

Properti fisik

Asam lemak rendah adalah cairan yang mudah menguap dengan bau yang menyengat, asam lemak sedang adalah minyak dengan bau tengik yang tidak sedap, dan asam lemak tinggi adalah zat kristal padat yang praktis tidak berbau.

Hanya asam format (lihat), asam asetat (lihat) dan asam propionat yang dicampur dengan air dalam segala hal; pada anggota deret asam cair yang lebih tinggi, kelarutannya dengan cepat menurun dan akhirnya menjadi sama dengan nol. Senyawa J. sangat larut dalam alkohol dan eter.

Titik leleh dalam rangkaian kristal cair homolog meningkat, tetapi tidak merata. Kristal cair dengan jumlah atom C genap meleleh pada suhu lebih tinggi dibandingkan kristal cair berikut, yang memiliki satu atom C lebih banyak (Tabel 2). Pada kedua deret ini (dengan jumlah atom C genap dan ganjil), perbedaan suhu leleh dua anggota yang berurutan berkurang secara bertahap.

Perbedaan aneh antara senyawa cair dengan jumlah atom C genap dan ganjil dalam molekulnya tidak hanya terlihat pada titik lelehnya, tetapi sampai batas tertentu juga pada sifat kimianya. dan bahkan dalam biolnya, propertinya. Jadi, asam dengan jumlah atom C genap, menurut G. Embden, terurai selama perdarahan di hati menjadi aseton, tetapi asam dengan jumlah atom C ganjil tidak terurai.

Kristal cair terikat kuat dan bahkan pada suhu melebihi titik didihnya, mereka menunjukkan mol dua kali lipat. berat daripada yang disarankan formula mereka. Hubungan ini dijelaskan oleh terjadinya ikatan hidrogen antara molekul-molekul cairan individu.

Sifat kimia

Sifat kimia senyawa cair ditentukan oleh sifat gugus COOH dan radikal hidrokarbonnya. Pada gugus COOH, ikatan O-H melemah karena adanya pergeseran kerapatan elektron pada ikatan rangkap C=O menuju oksigen, sehingga proton dapat dengan mudah dilepaskan. Hal ini menyebabkan munculnya anion yang stabil:

Afinitas elektron residu karbonil sebagian dapat dipenuhi oleh gugus metilen tetangganya; atom hidrogen adalah yang paling aktif dibandingkan dengan yang lain. Konstanta disosiasi golongan COOH senyawa cair adalah 10 -4 -10 -5 M, artinya nilainya jauh lebih rendah dibandingkan senyawa anorganik. Asam yang paling kuat adalah asam format. Gugus COOH dari asam cair memiliki kemampuan untuk bereaksi dalam larutan berair dengan logam alkali tanah. Garam dari senyawa cair yang lebih tinggi dengan logam ini disebut sabun (lihat). Sabun memiliki sifat surfaktan - deterjen (lihat). Sabun natrium berbentuk padat, sabun kalium berbentuk cair. Gugus hidroksil COOH dari asam cair dapat dengan mudah digantikan oleh halogen untuk membentuk asam halida, yang banyak digunakan dalam sintesis organik. Ketika halogen diganti dengan residu asam lain, anhidrida asam cair terbentuk; ketika residu diganti dengan alkohol, esternya terbentuk, dengan amonia - tengah, dan dengan hidrazin - hidrazida. Yang paling umum di alam adalah ester dari gliserol alkohol tribasa dan asam lemak yang lebih tinggi - lemak (lihat). Hidrogen atom karbon alfa kristal cair dapat dengan mudah digantikan oleh halogen untuk membentuk senyawa cair yang mengandung halogen.Senyawa cair tak jenuh dapat berbentuk cis dan trans-isomer. Kebanyakan asam lemak tak jenuh alami memiliki konfigurasi cis (lihat Isomerisme). Derajat ketidakjenuhan cairan ditentukan dengan titrasi iodometri ikatan rangkap. Proses mengubah asam lemak tak jenuh menjadi asam lemak jenuh disebut hidrogenasi; proses sebaliknya adalah dehidrogenasi (lihat Hidrogenasi).

Asam lemak alami diperoleh dengan hidrolisis lemak (saponifikasinya) diikuti dengan distilasi fraksional atau pemisahan kromatografi dari asam lemak yang dibebaskan.Asam lemak non-alami diperoleh dengan oksidasi hidrokarbon; reaksi berlangsung melalui tahap pembentukan hidroperoksida dan keton.

Oksidasi asam lemak

Sebagai bahan energi, asam cair digunakan dalam proses oksidasi beta. Pada tahun 1904, F. Knoop mengajukan hipotesis yang menjelaskan mekanisme oksidasi asam lemak dalam tubuh hewan.

Hipotesis ini dibangun atas dasar penetapan sifat produk metabolisme akhir yang diekskresikan dalam urin setelah pemberian asam lemak tersubstitusi ko-fenil pada hewan. Dalam percobaan F. Knoop, pemberian asam lemak tersubstitusi fenil yang mengandung an jumlah atom C yang genap pada hewan selalu disertai dengan pelepasan asam fenil asetat dalam urin, dan hewan yang mengandung jumlah atom C ganjil selalu disertai dengan pelepasan asam benzoat. Berdasarkan data ini, F. Knoop mengemukakan bahwa oksidasi molekul asam cair terjadi dengan pemotongan berurutan fragmen dua karbon dari gugus karboksil (Skema 1):

Hipotesis F. Knoop, yang disebut teori oksidasi beta, merupakan dasar gagasan modern tentang mekanisme oksidasi asam lemak. Metode dan penemuan berikut memainkan peran penting dalam pengembangan gagasan ini: 1) pengenalan label radioaktif (14 C) pada molekul asam lemak untuk mempelajari pertukarannya; 2) penegasan oleh Munoz dan L. F. Leloir tentang fakta bahwa oksidasi asam lemak oleh homogenat seluler memerlukan kofaktor yang sama dengan oksidasi piruvat (fosfat anorganik, ion Mg 2+, sitokrom c, ATP, dan apa -substrat dari Siklus asam trikarboksilat - suksinat, fumarat, dll.); 3) menetapkan fakta bahwa oksidasi asam lemak, serta substrat siklus asam trikarboksilat (lihat siklus asam trikarboksilat), hanya terjadi di mitokondria sel [Lehninger (A.L. Lehninger) dan Kennedy (E.P. Kennedy)] ; 4) menetapkan peran karnitin dalam pengangkutan asam lemak dari sitoplasma ke mitokondria; 5) penemuan koenzim A oleh F. Lipmann dan F. Linen; 6) isolasi dari jaringan hewan dalam bentuk murni kompleks multienzim yang bertanggung jawab untuk oksidasi lemak.

Proses oksidasi asam besi secara umum terdiri dari tahapan sebagai berikut.

Asam lemak bebas, berapa pun panjang rantai hidrokarbonnya, bersifat inert secara metabolik dan tidak dapat mengalami transformasi apa pun, termasuk oksidasi, sampai diaktifkan.

Aktivasi asam lemak terjadi di sitoplasma sel, dengan partisipasi ATP, tereduksi ion CoA (KoA-SH) dan Mg 2+.

Reaksi ini dikatalisis oleh enzim tiokinase:

Sebagai hasil dari reaksi ini, terbentuk asil-KoA, yang merupakan bentuk aktif asam lemak. Salah satunya mengkatalisis aktivasi asam lemak dengan panjang rantai hidrokarbon dari C2 ke C3, yang lain dari C4 ke C12, dan yang ketiga dari C10 ke C22.

Transportasi ke mitokondria. Bentuk koenzim asam lemak, seperti asam lemak bebas, tidak memiliki kemampuan untuk menembus mitokondria, tempat terjadinya oksidasi.

Telah ditetapkan bahwa transfer bentuk aktif asam lemak ke mitokondria dilakukan dengan partisipasi basa nitrogen karnitin. Dengan bergabung dengan asam lemak menggunakan enzim asilkarnitin transferase, karnitin membentuk asilkarnitin, yang memiliki kemampuan menembus membran mitokondria.

Dalam kasus asam palmitat, misalnya, pembentukan palmitasil-karnitin digambarkan sebagai berikut:

Di dalam membran mitokondria, dengan partisipasi CoA dan transferase palmityl-carnitine mitokondria, terjadi reaksi sebaliknya - pembelahan palmityl-carnitine; dalam hal ini, karnitin kembali ke sitoplasma sel, dan bentuk aktif asam palmitat, palmityl-CoA, masuk ke mitokondria.

Tahap oksidasi pertama. Di dalam mitokondria, dengan partisipasi dehidrogenase asam lemak (enzim yang mengandung FAD), oksidasi bentuk aktif asam lemak dimulai sesuai dengan teori oksidasi beta.

Dalam hal ini, asil-KoA kehilangan dua atom hidrogen pada posisi alfa dan beta, berubah menjadi asil-KoA tak jenuh:

Hidrasi. Asil-KoA tak jenuh mengikat molekul air dengan partisipasi enzim enoil hidratase, menghasilkan pembentukan beta-hidroksiasil-KoA:

Tahap kedua oksidasi asam lemak, seperti tahap pertama, berlangsung melalui dehidrogenasi, namun dalam kasus ini reaksi dikatalisis oleh dehidrogenase yang mengandung NAD. Oksidasi terjadi di lokasi atom karbon beta dengan pembentukan gugus keto pada posisi ini:

Tahap akhir dari satu siklus oksidasi lengkap adalah pembelahan beta-ketoasil-KoA melalui tiolisis (dan bukan hidrolisis, seperti yang diasumsikan oleh F. Knoop). Reaksi terjadi dengan partisipasi CoA dan enzim tiolase. Asil-KoA yang diperpendek oleh dua atom karbon terbentuk dan satu molekul asam asetat dilepaskan dalam bentuk asetil-KoA:

Asetil-KoA mengalami oksidasi dalam siklus asam trikarboksilat menjadi CO 2 dan H 2 O, dan asil-KoA kembali melalui seluruh jalur oksidasi beta, dan ini berlanjut hingga penguraian asil-KoA, yang semakin memendek dua. atom karbon akan mengarah pada pembentukan partikel asetil-KoA terakhir (Skema 2).

Selama oksidasi beta, misalnya asam palmitat, 7 siklus oksidasi diulang. Oleh karena itu, hasil keseluruhan oksidasinya dapat dinyatakan dengan rumus:

C 15 H 31 COOH + ATP + 8KoA-SH + 7NAD + 7FAD + 7H 2 O -> 8CH 3 CO-SKoA + AMP + 7NAD-H 2 + 7FAD-H 2 + pirofosfat

Oksidasi selanjutnya dari 7 molekul NAD-H 2 menghasilkan pembentukan 21 molekul ATP, oksidasi 7 molekul FAD-H 2 - 14 molekul ATP dan oksidasi 8 molekul asetil-KoA dalam siklus asam trikarboksilat - 96 molekul ATP. Dengan memperhitungkan satu molekul ATP yang dihabiskan pada awal aktivasi asam palmitat, total hasil energi untuk oksidasi sempurna satu molekul asam palmitat dalam organisme hewan adalah 130 molekul ATP (dengan oksidasi lengkap glukosa molekul, hanya 38 molekul ATP yang terbentuk). Karena perubahan energi bebas selama pembakaran sempurna satu molekul asam palmitat adalah 2338 kkal, dan ikatan fosfat ATP yang kaya energi ditandai dengan nilai 8 kkal, mudah untuk menghitung bahwa sekitar 48% dari total potensi energi asam palmitat selama oksidasinya di dalam tubuh digunakan untuk mensintesis ulang ATP, dan sisanya tampaknya hilang sebagai panas.

Sejumlah kecil asam lemak dalam tubuh mengalami oksidasi omega (oksidasi di lokasi gugus metil) dan oksidasi alfa (di lokasi atom C kedua). Dalam kasus pertama, asam dikarboksilat terbentuk, yang kedua - asam lemak yang diperpendek oleh satu atom karbon. Kedua jenis oksidasi terjadi di mikrosom sel.

Sintesis asam lemak

Karena setiap reaksi oksidasi asam lemak bersifat reversibel, maka diduga bahwa biosintesis asam lemak merupakan proses kebalikan dari oksidasinya. Hal ini diyakini hingga tahun 1958, hingga diketahui bahwa dalam ekstrak hati merpati, sintesis asam lemak dari asetat hanya dapat terjadi dengan adanya ATP dan bikarbonat. Bikarbonat ternyata merupakan komponen yang mutlak diperlukan, meskipun ia sendiri tidak termasuk dalam molekul asam lemak.

Berkat penelitian S.F. Wakil, F. Linen dan R.V. Vagelos pada tahun 60-70an. abad ke-20 Ditemukan bahwa unit sebenarnya dari biosintesis asam lemak bukanlah asetil-KoA, melainkan malonil-KoA. Yang terakhir ini dibentuk oleh karboksilasi asetil-KoA:

Untuk karboksilasi asetil-KoA diperlukan ion bikarbonat, ATP, dan Mg2+. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini, asetil-KoA karboksilase, mengandung biotin sebagai gugus prostetik (lihat). Avidin, penghambat biotin, menghambat reaksi ini, serta sintesis asam lemak secara umum.

Sintesis total asam lemak, misalnya asam palmitat, dengan partisipasi malonil-KoA dapat direpresentasikan dengan persamaan berikut:

Sebagai berikut dari persamaan tersebut, pembentukan molekul asam palmitat memerlukan 7 molekul malonil-KoA dan hanya satu molekul asetil-KoA.

Proses sintesis lemak telah dipelajari secara rinci pada E. coli dan beberapa mikroorganisme lainnya. Sistem enzim yang disebut sintetase asam lemak pada E. coli terdiri dari 7 enzim individu yang terkait dengan apa yang disebut. protein transfer asil (APP). AP B diisolasi dalam bentuk murni, dan struktur utamanya dipelajari. mol. berat protein ini adalah 9750. Mengandung panthetheine terfosforilasi dengan gugus SH bebas. AP B tidak memiliki aktivitas enzimatik. Fungsinya hanya dikaitkan dengan transfer radikal asil. Urutan reaksi sintesis asam lemak pada E. coli dapat disajikan sebagai berikut:

Selanjutnya, siklus reaksi diulangi, beta-ketocapronyl-S-ACP dengan partisipasi NADP-H 2 direduksi menjadi beta-hydroxycapronyl-S-ACP, yang terakhir mengalami dehidrasi untuk membentuk hexenyl-S-ACP tak jenuh, yang kemudian direduksi menjadi kapronil-S-ACP jenuh, memiliki rantai karbon dua atom lebih panjang dari butiril-S-APB, dll.

Jadi, urutan dan sifat reaksi sintesis asam lemak, dimulai dengan pembentukan beta-ketoasil-S-ACP dan diakhiri dengan selesainya satu siklus perpanjangan rantai oleh dua atom C, merupakan reaksi kebalikan dari oksidasi asam lemak. asam lemak. Namun, jalur sintesis dan oksidasi cairan bahkan tidak berpotongan sebagian.

ACP tidak dapat dideteksi pada jaringan hewan. Kompleks multienzim yang mengandung semua enzim yang diperlukan untuk sintesis asam lemak telah diisolasi dari hati.Enzim-enzim kompleks ini terikat erat satu sama lain sehingga semua upaya untuk mengisolasinya secara individual telah gagal. Kompleks ini mengandung dua gugus SH bebas, salah satunya, seperti pada ACP, termasuk dalam panthetheine terfosforilasi, yang lainnya milik sistein. Semua reaksi sintesis asam lemak terjadi di permukaan atau di dalam kompleks multienzim ini. Gugus SH bebas dari kompleks (dan mungkin gugus hidroksil dari serin yang termasuk dalam komposisinya) mengambil bagian dalam pengikatan asetil-KoA dan malonil-KoA, dan dalam semua reaksi selanjutnya gugus SH panthetheine dari kompleks tersebut memainkan peran yang sama. sebagai gugus SH ACP, yaitu berpartisipasi dalam pengikatan dan transfer radikal asil:

Reaksi selanjutnya dalam organisme hewan persis sama dengan E. coli yang disajikan di atas.

Hingga pertengahan abad ke-20. diyakini bahwa hati merupakan satu-satunya organ tempat berlangsungnya sintesis asam lemak.Kemudian diketahui bahwa sintesis asam lemak juga terjadi di dinding usus, di jaringan paru-paru, di jaringan adiposa, di sumsum tulang, di dalam l mengaktifkan kelenjar susu, dan bahkan di dinding pembuluh darah. Adapun lokalisasi sintesis seluler, ada alasan untuk percaya bahwa itu terjadi di sitoplasma sel. Merupakan karakteristik bahwa hl disintesis dalam sitoplasma sel hati. arr. asam palmitat. Adapun asam lemak lainnya, cara utama pembentukannya di hati adalah dengan memperpanjang rantai berdasarkan asam palmitat yang sudah disintesis atau asam lemak asal eksogen, yang diperoleh dari usus. Dengan cara ini, misalnya, terbentuk senyawa cair yang mengandung 18, 20, dan 22 atom C. Pembentukan asam lemak melalui pemanjangan rantai terjadi di mitokondria dan mikrosom sel.

Biosintesis asam lemak dalam jaringan hewan diatur. Telah lama diketahui bahwa hati hewan yang kelaparan dan hewan penderita diabetes secara perlahan memasukkan 14C-asetat ke dalam perut.Hal yang sama juga diamati pada hewan yang disuntik dengan lemak dalam jumlah berlebih. Merupakan karakteristik bahwa dalam homogenat hati hewan tersebut, asetil-KoA, tetapi bukan malonil-KoA, digunakan secara perlahan untuk sintesis asam lemak. Hal ini menimbulkan asumsi bahwa reaksi pembatas laju proses secara keseluruhan dikaitkan dengan aktivitas asetil-KoA karboksilase. Memang, F. Linen menunjukkan bahwa turunan asil rantai panjang CoA pada konsentrasi 10 -7 M menghambat aktivitas karboksilase ini. Dengan demikian, akumulasi asam lemak itu sendiri memiliki efek penghambatan pada biosintesisnya melalui mekanisme umpan balik.

Faktor pengatur lain dalam sintesis asam lemak ternyata adalah asam sitrat (sitrat). Mekanisme kerja sitrat juga dikaitkan dengan pengaruhnya terhadap asetil-KoA karboksilase. Dengan tidak adanya sitrat, asetil-KoA - karboksilase hati berbentuk monomer tidak aktif dengan mol. dengan berat 540.000. Dengan adanya sitrat, enzim berubah menjadi trimer aktif dengan mol. berat kira-kira. 1.800.000 dan memberikan peningkatan laju sintesis asam lemak sebesar 15-16 kali lipat. Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa kandungan sitrat dalam sitoplasma sel hati mempunyai pengaruh pengaturan terhadap laju sintesis asam lemak. penting untuk sintesis asam lemak konsentrasi NADPH 2 dalam sel.

Metabolisme asam lemak tak jenuh

Bukti yang meyakinkan telah diperoleh bahwa di dalam hati hewan, asam stearat dapat diubah menjadi asam oleat, dan asam palmitat menjadi asam palmitooleat. Transformasi ini, yang terjadi pada mikrosom sel, memerlukan adanya oksigen molekuler, sistem tereduksi nukleotida piridin, dan sitokrom b5. Mikrosom juga dapat mengubah senyawa tak jenuh tunggal menjadi senyawa tak jenuh, misalnya asam oleat menjadi asam 6,9-oktadekadiena. Seiring dengan desaturasi asam lemak di mikrosom, pemanjangannya juga terjadi, dan kedua proses ini dapat digabungkan dan diulang. Dengan cara ini, misalnya, asam saraf dan 5, 8, 11-eicosatetraenoic terbentuk dari asam oleat.

Pada saat yang sama, jaringan manusia dan sejumlah hewan telah kehilangan kemampuan untuk mensintesis beberapa senyawa tak jenuh ganda. Ini termasuk senyawa linoleat (9,12-oktadekadienik), linolenat (6,9,12-oktadecatrienik) dan arakidonat (5, 8, 11, 14-eicosatetraenoic). Senyawa ini diklasifikasikan sebagai asam lemak esensial.Jika tidak ada dalam makanan dalam jangka panjang, hewan mengalami keterbelakangan pertumbuhan dan timbul lesi khas pada kulit dan rambut. Kasus kekurangan asam lemak esensial pada manusia telah dijelaskan. Asam linoleat dan linolenat, masing-masing mengandung dua dan tiga ikatan rangkap, serta asam lemak tak jenuh ganda yang terkait (asam arakidonat, dll.) secara konvensional digabungkan menjadi suatu kelompok yang disebut "vitamin F".

Biol, peran asam lemak esensial menjadi lebih jelas sehubungan dengan penemuan kelas baru senyawa aktif fisiologis - prostaglandin (lihat). Telah diketahui bahwa asam arakidonat dan, pada tingkat lebih rendah, asam linoleat merupakan prekursor senyawa ini.

Asam lemak adalah bagian dari berbagai lipid: gliserida, fosfatida (lihat), ester kolesterol (lihat), sphingolipid (lihat) dan lilin (lihat).

Fungsi plastik utama asam lemak direduksi menjadi partisipasinya dalam komposisi lipid dalam pembangunan biol, membran yang membentuk kerangka sel hewan dan tumbuhan. Dalam biol, membran hl ditemukan. arr. ester dari asam lemak berikut: stearat, palmitat, oleat, linoleat, linolenat, arakidonat, dan docosahexaenoic. Asam lemak tak jenuh dari lipid biol, membran dapat dioksidasi dengan pembentukan peroksida lipid dan hidroperoksida - yang disebut. peroksidasi asam lemak tak jenuh.

Di dalam tubuh hewan dan manusia, hanya asam lemak tak jenuh dengan satu ikatan rangkap (misalnya asam oleat) yang mudah terbentuk. Asam lemak tak jenuh ganda terbentuk jauh lebih lambat, sebagian besar disuplai ke tubuh melalui makanan (asam lemak esensial). Ada depot lemak khusus, dari mana setelah hidrolisis (lipolisis) lemak, asam lemak dapat dimobilisasi untuk memenuhi kebutuhan tubuh.

Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa mengonsumsi lemak yang mengandung asam lemak jenuh dalam jumlah besar berkontribusi terhadap perkembangan hiperkolesterolemia; Mengonsumsi minyak nabati yang mengandung asam lemak tak jenuh dalam jumlah besar dengan makanan membantu menurunkan kolesterol darah (lihat Metabolisme lemak).

Kedokteran memberikan perhatian terbesar pada asam lemak tak jenuh. Telah diketahui bahwa oksidasi berlebihan melalui mekanisme peroksida dapat memainkan peran penting dalam perkembangan berbagai patologi, kondisi, misalnya kerusakan radiasi, neoplasma ganas, kekurangan vitamin E, hiperoksia, dan keracunan karbon tetraklorida. Salah satu produk peroksidasi asam lemak tak jenuh, lipofuscin, terakumulasi dalam jaringan selama penuaan. Campuran etil eter asam lemak tak jenuh, terdiri dari asam oleat (kira-kira 15%), asam linoleat (kira-kira 15%) dan asam linolenat (kira-kira 57%), yang disebut. linetol (lihat), digunakan dalam pencegahan dan pengobatan aterosklerosis (lihat) dan secara eksternal untuk luka bakar dan cedera radiasi pada kulit.

Di klinik, metode penentuan kuantitatif asam lemak bebas (non-esterifikasi) dan terikat eter paling banyak digunakan.Metode penentuan kuantitatif asam lemak terikat ester didasarkan pada transformasinya menjadi asam hidroksamat yang sesuai, yaitu , berinteraksi dengan ion Fe 3+, membentuk garam kompleks berwarna .

Biasanya, plasma darah mengandung 200 hingga 450 mg% asam lemak teresterifikasi dan 8 hingga 20 mg% asam lemak non-esterifikasi.Peningkatan kandungan yang terakhir diamati pada diabetes, nefrosis, setelah pemberian adrenalin. , saat puasa, dan juga saat stres emosional. Penurunan kandungan asam lemak non-esterifikasi diamati pada hipotiroidisme, selama pengobatan dengan glukokortikoid, dan juga setelah injeksi insulin.

Masing-masing asam lemak - lihat artikel berdasarkan namanya (misalnya, asam arakidonat, asam arakinat, asam kaproat, asam stearat, dll.). Lihat juga Metabolisme lemak, Lipid, Metabolisme kolesterol.

Tabel 1. NAMA DAN FORMULA BEBERAPA ASAM LEMAK YANG PALING UMUM

Zinoviev A. A. Kimia lemak, M., 1952; Newsholm E. dan Start K. Regulasi metabolisme, trans. dari bahasa Inggris, M., 1977; Perekalin V.V. dan Sonne S.A. Kimia organik, M., 1973; Biokimia dan metodologi lipid, ed. oleh A.R. Jonson a. JB Davenport, NY, 1971; Asam lemak, ed. oleh K. S. Markley, hal 1-3, N. Y.-L., 1960-1964, bibliogr.; Metabolisme lipid, ed. oleh SJ Wakil, N.Y.-L., 1970.

A.N.Klimov, A.I.Arkov.