Oksidacija višjih maščobnih kislin. Motnja oksidacije maščobnih kislin Beta oksidacijski encimi maščobnih kislin

2.1. Oksidacija maščobnih kislin v celicah

Višje maščobne kisline se lahko v celicah oksidirajo na tri načine:

a) z a-oksidacijo,

b) z b-oksidacijo,

c) z w-oksidacijo.

Procesi a- in w-oksidacije višjih maščobnih kislin potekajo v celičnih mikrosomih s sodelovanjem encimov monooksigenaze in igrajo predvsem plastično funkcijo - med temi procesi poteka sinteza hidroksi kislin, keto kislin in kislin z lihim številom ogljika. atomov, potrebnih za celice. Tako se lahko med a-oksidacijo maščobna kislina skrajša za en atom ogljika in se tako spremeni v kislino z lihim številom atomov "C", v skladu z dano shemo:

2.1.1. b-oksidacija višjih maščobnih kislin Glavna metoda oksidacije višjih maščobnih kislin, vsaj glede na celotno količino spojin tega razreda oksidiranih v celici, je proces b-oksidacije, ki ga je leta 1904 odkril Knoop. Ta proces lahko definiramo kot proces postopnega oksidativnega razpada višjih maščobnih kislin, med katerim pride do zaporedne cepitve dvoogljikovih fragmentov v obliki acetil-CoA od karboksilne skupine aktivirane molekule višje maščobne kisline. .

Višje maščobne kisline, ki vstopajo v celico, se aktivirajo in pretvorijo v acil-CoA (R-CO-SKoA), aktivacija maščobnih kislin pa se zgodi v citosolu. Proces b-oksidacije maščobnih kislin poteka v mitohondrijskem matriksu. Hkrati je notranja membrana mitohondrijev neprepustna za acil-CoA, kar odpira vprašanje mehanizma transporta acilnih ostankov iz citosola v mitohondrijski matriks.

Acilni ostanki se prenašajo skozi notranjo mitohondrijsko membrano s posebnim nosilcem, ki je karnitin (CN):

V citosolu se s pomočjo encima zunanje acilCoA:karnitin aciltransferaze (E1 v spodnjem diagramu) višji ostanek maščobne kisline prenese iz koencima A v karnitin, da nastane acilkarnitin:

Acilkarnitin ob sodelovanju posebnega sistema karnitin-acilkarnitin-translokaza prehaja skozi membrano v mitohondrije in v matriksu s pomočjo encima interne acil-CoA: karnitin aciltransferaze (E2) se acilni ostanek prenese iz karnitin v intramitohondrijski koencim A. Posledično se v maščobni kislini mitohondrijskega matriksa pojavi aktivirani ostanek v obliki acil-CoA; sproščeni karnitin s pomočjo iste translokaze preide skozi mitohondrijsko membrano v citosol, kjer se lahko vključi v nov transportni cikel. Karnitin acilkarnitin translokaza, vgrajena v notranjo membrano mitohondrija, prenese molekulo acilkarnitina v mitohondrij v zameno za molekulo karnitina, odstranjeno iz mitohondrija.

Aktivirana maščobna kislina v mitohondrijskem matriksu je podvržena postopni ciklični oksidaciji po naslednji shemi:

Kot rezultat enega cikla b-oksidacije se radikal maščobne kisline skrajša za 2 ogljikova atoma, odcepljeni fragment pa se sprosti kot acetil-CoA. Enačba povzetka cikla:

V enem ciklu b-oksidacije, na primer pri pretvorbi stearoil-CoA v palmitoil-CoA s tvorbo acetil-CoA, se sprosti 91 kcal/mol proste energije, vendar se večina te energije akumulira v obliki energije iz reduciranih koencimov, izguba energije v obliki toplote pa znaša le okoli 8 kcal/mol.

Nastali acetil-CoA lahko vstopi v Krebsov cikel, kjer se oksidira do končnih produktov, ali pa se uporabi za druge celične potrebe, na primer za sintezo holesterola. Acil-CoA, skrajšan za 2 ogljikova atoma, vstopi v nov b-oksidacijski cikel. Zaradi več zaporednih ciklov oksidacije se celotna ogljikova veriga aktivirane maščobne kisline razcepi na "n" molekul acetil-CoA, pri čemer je vrednost "n" določena s številom ogljikovih atomov v prvotni maščobni kislini.

Energetski učinek enega b-oksidacijskega cikla lahko ocenimo na podlagi dejstva, da med ciklom nastaneta 1 molekula FADH2 in 1 molekula NADH + H. Ko vstopijo v verigo dihalnih encimov, se bo sintetiziralo 5 molekul ATP (2 + 3). Če se nastali acetil-CoA oksidira v Krebsovem ciklu, bo celica prejela še 12 molekul ATP.

Za stearinsko kislino ima splošna enačba za njeno b-oksidacijo obliko:

Izračuni kažejo, da bo med oksidacijo stearinske kisline v celici sintetiziranih 148 molekul ATP. Pri izračunu energijske bilance oksidacije je treba iz te količine izključiti 2 makroergična ekvivalenta, porabljena med aktivacijo maščobne kisline (med aktivacijo se ATP razgradi na AMP in 2 H3PO4). Tako bo celica ob oksidaciji stearinske kisline prejela 146 molekul ATP.

Za primerjavo: pri oksidaciji 3 molekul glukoze, ki vsebujejo tudi 18 ogljikovih atomov, celica prejme le 114 molekul ATP, tj. Višje maščobne kisline so bolj koristno energijsko gorivo za celice v primerjavi z monosaharidi. Očitno je ta okoliščina eden glavnih razlogov, da so energetske zaloge telesa predstavljene pretežno v obliki triacilglicerolov in ne glikogena.

Skupna količina proste energije, ki se sprosti pri oksidaciji 1 mola stearinske kisline, je približno 2632 kcal, od tega se približno 1100 kcal akumulira v obliki energije visokoenergijskih vezi sintetiziranih molekul ATP skupna sproščena prosta energija se kopiči.

Hitrost b-oksidacije višjih maščobnih kislin je določena, prvič, s koncentracijo maščobnih kislin v celici in, drugič, z aktivnostjo zunanjega acil-CoA: karnitin aciltransferaze. Delovanje encima zavira malonil-CoA. O pomenu zadnjega regulativnega mehanizma se bomo podrobneje posvetili nekoliko kasneje, ko bomo razpravljali o koordinaciji procesov oksidacije in sinteze maščobnih kislin v celici.

Oranžni tonzili in kopičenje estrov holesterola v drugih retikuloendotelnih tkivih. Patologija je povezana s pospešenim katabolizmom apo A-I. Prebava in absorpcija lipidov. Žolč. Pomen. Na zori oblikovanja sodobne doktrine eksokrinega delovanja jeter, ko so imeli naravoslovci šele prve...

Dinamiko kemičnih transformacij, ki se pojavljajo v celicah, preučuje biološka kemija. Naloga fiziologije je ugotoviti, kolikšna je skupna poraba snovi in ​​energije v telesu ter kako jih je treba nadoknaditi s pomočjo ustrezne prehrane. Energijski metabolizem služi kot pokazatelj splošnega stanja in fiziološke aktivnosti telesa. Enota za merjenje energije, ki se običajno uporablja v biologiji in...

Kisline, ki jih uvrščamo med esencialne maščobne kisline (linolna, linolenska, arahidonska), ki jih ljudje in živali ne sintetizirajo. Z maščobami v telo vstopi kompleks biološko aktivnih snovi: fosfolipidi, steroli. Triacilgliceroli – njihova glavna funkcija je shranjevanje lipidov. V citosolu se nahajajo v obliki fino dispergiranih emulgiranih oljnatih kapljic. Kompleksne maščobe:...

... α,d – glukoza glukoza – 6 – fosfat Pri nastanku glukoze – 6 – fosfata se poti glikolize in glikogenolize ujemata. Glukoza-6-fosfat zavzema ključno mesto v presnovi ogljikovih hidratov. Prehaja po naslednjih presnovnih poteh: glukoza - 6 - fosfat glukoza + H3PO4 fruktoza - 6 - fosfat pentoza razpadna pot (prehaja v kri itd. ...

In dihalna veriga, da pretvori energijo, ki jo vsebujejo maščobne kisline, v energijo ATP vezi.

Oksidacija maščobnih kislin (β-oksidacija)

Elementarni diagram β-oksidacije.

To pot imenujemo β-oksidacija, saj se 3. atom ogljika maščobne kisline (β-položaj) oksidira v karboksilno skupino, hkrati pa acetilna skupina, vključno s C 1 in C 2 prvotne maščobne kisline, se odcepi od kisline.

Reakcije β-oksidacije potekajo v mitohondrijih večine celic v telesu (razen živčnih celic). Za oksidacijo se uporabljajo maščobne kisline, ki pridejo v citosol iz krvi ali se pojavijo med lipolizo lastnih intracelularnih TAG. Celotna enačba za oksidacijo palmitinske kisline je naslednja:

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

Stopnje oksidacije maščobnih kislin

Reakcija aktivacije maščobnih kislin.

1. Preden prodre v mitohondrijski matriks in se oksidira, se mora maščobna kislina aktivirati v citosolu. To se doseže z dodatkom koencima A, da se tvori acil-S-CoA. Acil-S-CoA je visokoenergijska spojina. Nepovratnost reakcije dosežemo s hidrolizo difosfata v dve molekuli fosforne kisline.

Od karnitina odvisen transport maščobnih kislin v mitohondrije.

2. Acil-S-CoA ne more preiti skozi mitohondrijsko membrano, zato obstaja način za njegov transport v kombinaciji z vitaminom podobno snovjo karnitin. Zunanja membrana mitohondrijev vsebuje encim karnitin aciltransferazo I.

Karnitin se sintetizira v jetrih in ledvicah ter se nato prenaša v druge organe. V predporodnem obdobju in v prvih letih življenja je pomen karnitina za telo izjemno velik. Energijska oskrba živčnega sistema otrokovega telesa in zlasti možganov poteka skozi dva vzporedna procesa: od karnitina odvisna oksidacija maščobnih kislin in aerobna oksidacija glukoze. Karnitin je potreben za rast možganov in hrbtenjače, za interakcijo vseh delov živčnega sistema, ki so odgovorni za gibanje in interakcijo mišic. Obstajajo študije, ki povezujejo cerebralno paralizo in pojav »smrti v zibelki« s pomanjkanjem karnitina.

3. Po vezavi na karnitin se maščobna kislina prenaša preko membrane s translokazo. Tu na notranji strani membrane encim karnitin aciltransferaza II ponovno tvori acil-S-CoA, ki vstopi v β-oksidacijsko pot.

Zaporedje reakcij β-oksidacije maščobnih kislin.

4. Sam proces β-oksidacije je sestavljen iz 4 reakcij, ki se ciklično ponavljajo. Zaporedoma so podvrženi oksidaciji (acil-SCoA dehidrogenaza), hidrataciji (enoil-SCoA hidrataza) in ponovno oksidaciji tretjega ogljikovega atoma (hidroksiacil-SCoA dehidrogenaza). V zadnji, transferazni reakciji, se acetil-SCoA odcepi od maščobne kisline. Preostali (za dva ogljika skrajšani) maščobni kislini se doda HS-CoA in se vrne v prvo reakcijo. To se ponavlja, dokler zadnji cikel ne proizvede dveh acetil-SCoA.

Izračun energijske bilance β-oksidacije

Pri izračunu količine ATP, ki nastane med β-oksidacijo maščobnih kislin, je treba upoštevati:

• količino nastalega acetil-SCoA določimo z običajno delitvijo števila ogljikovih atomov v maščobni kislini z 2;
• število ciklov β-oksidacije. Število β-oksidacijskih ciklov je enostavno določiti na podlagi koncepta maščobne kisline kot verige dvoogljikovih enot. Število prelomov med enotami ustreza številu β-oksidacijskih ciklov. Enako vrednost lahko izračunamo s formulo (n/2 −1), kjer je n število ogljikovih atomov v kislini;
• število dvojnih vezi v maščobni kislini. V prvi reakciji β-oksidacije nastane dvojna vez s sodelovanjem FAD. Če je v maščobni kislini že prisotna dvojna vez, potem ta reakcija ni potrebna in FADN 2 ne nastane. Število neoblikovanih FADN 2 ustreza številu dvojnih vezi. Preostale reakcije cikla potekajo brez sprememb;
• količina energije ATP, porabljena za aktivacijo (vedno ustreza dvema visokoenergijskima vezama).

Primer. Oksidacija palmitinske kisline

• Ker je ogljikovih atomov 16, β-oksidacija proizvede 8 molekul acetil-SCoA. Slednji vstopi v cikel TCA; ko se oksidira v enem obratu cikla, nastanejo 3 molekule NADH, 1 molekula FADH 2 in 1 molekula GTP, kar je enako 12 molekulam ATP (glej tudi Metode pridobivanja). energija v celici). Torej bo 8 molekul acetil-S-CoA zagotovilo tvorbo 8 × 12 = 96 molekul ATP.
• pri palmitinski kislini je število β-oksidacijskih ciklov 7. V vsakem ciklu nastane 1 molekula FADH 2 in 1 molekula NADH. Ko vstopijo v dihalno verigo, skupaj "dajo" 5 molekul ATP. Tako v 7 ciklih nastane 7 × 5 = 35 molekul ATP.
• V palmitinski kislini ni dvojnih vezi.
• 1 molekula ATP se porabi za aktivacijo maščobne kisline, ki pa se hidrolizira v AMP, to pomeni, da se porabita 2 visokoenergijski vezi ali dva ATP.

Tako, če povzamemo, dobimo 96 + 35-2 = 129 molekul ATP, ki nastanejo med oksidacijo palmitinske kisline.

Za pretvorbo energije, ki jo vsebujejo maščobne kisline, v energijo vezi ATP obstaja presnovna pot za oksidacijo maščobnih kislin v CO 2 in vodo, ki je tesno povezana s ciklom trikarboksilnih kislin in dihalno verigo. Ta pot se imenuje β-oksidacija, Ker pride do oksidacije 3. atoma ogljika maščobne kisline (β-položaj) v karboksilno skupino, hkrati pa se od kisline odcepi acetilna skupina, vključno s C 1 in C 2 prvotne maščobne kisline.

Elementarni diagram β-oksidacije

Reakcije β-oksidacije potekajo v mitohondrije večino celic v telesu (razen živčnih celic). Za oksidacijo se uporabljajo maščobne kisline, ki pridejo v citosol iz krvi ali se pojavijo med lipolizo lastnih intracelularnih TAG. Celotna enačba za oksidacijo palmitinske kisline je naslednja:

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

Stopnje oksidacije maščobnih kislin

1. Preden prodre v mitohondrijski matriks in oksidira, mora maščobna kislina aktivirati v citosolu. To se doseže z dodatkom koencima A, da se tvori acil-SCoA. Acyl-SCoA je visokoenergijska spojina. Nepovratnost reakcije dosežemo s hidrolizo difosfata v dve molekuli fosforne kisline.

Acil-SCoA sintetaze najdemo v endoplazmatskem retikulumu, na zunanji membrani mitohondrijev in znotraj njih. Obstaja širok razpon sintetaz, specifičnih za različne maščobne kisline.

Reakcija aktivacije maščobnih kislin

2. Acil-SCoA ne more prehajati skozi mitohondrijsko membrano, zato obstaja način za prenos v kombinaciji z vitaminom podobno snovjo karnitin (vitamin B11). Na zunanji membrani mitohondrijev je encim karnitin aciltransferaza I.

Od karnitina odvisen transport maščobnih kislin v mitohondrije

Karnitin se sintetizira v jetrih in ledvicah ter se nato prenaša v druge organe. noter intrauterino obdobje in v Zgodnja leta V življenju je pomen karnitina za telo izjemno velik. Oskrba živčnega sistema z energijo otroški telesu in še posebej možganih poteka zaradi dveh vzporednih procesov: od karnitina odvisna oksidacija maščobnih kislin in aerobna oksidacija glukoze. Karnitin je potreben za rast možganov in hrbtenjače, za interakcijo vseh delov živčnega sistema, ki so odgovorni za gibanje in interakcijo mišic. Obstajajo študije, ki povezujejo pomanjkanje karnitina cerebralna paraliza in fenomen" smrt v zibelko".

Dojenčki, nedonošenčki in dojenčki z nizko porodno težo so še posebej občutljivi na pomanjkanje karnitina. Njihove endogene rezerve se hitro izčrpajo ob različnih stresnih situacijah (nalezljive bolezni, prebavne motnje, motnje hranjenja). Biosinteza karnitina je nezadostna in vnos z običajno hrano ne more vzdrževati zadostne ravni v krvi in ​​tkivih.

3. Po vezavi na karnitin se maščobna kislina prenaša preko membrane s translokazo. Tu na notranji strani membrane encim karnitin aciltransferaza II ponovno tvori acil-SCoA, ki vstopi v β-oksidacijsko pot.

4. Sam postopek β-oksidacija sestoji iz 4 reakcij, ki se ciklično ponavljajo. Zgodijo se zaporedno oksidacija(acil-SCoA dehidrogenaza), hidracija(enoil-SCoA hidrataza) in ponovno oksidacija 3. ogljikov atom (hidroksiacil-SCoA dehidrogenaza). V zadnji, transferazni reakciji, se acetil-SCoA odcepi od maščobne kisline. Preostali (za dva ogljika skrajšani) maščobni kislini se doda HS-CoA in se vrne v prvo reakcijo. To se ponavlja, dokler zadnji cikel ne proizvede dveh acetil-SCoA.

Zaporedje reakcij β-oksidacije maščobnih kislin

Izračun energijske bilance β-oksidacije

Prej je bil pri izračunu učinkovitosti oksidacije koeficient P/O za NADH enak 3,0, za FADH 2 - 2,0.

Po sodobnih podatkih vrednost koeficienta P/O za NADH ustreza 2,5, za FADH 2 – 1,5.

Pri izračunu količine ATP, ki nastane med β-oksidacijo maščobnih kislin, je treba upoštevati:

• količino nastalega acetil-SCoA določimo z običajno delitvijo števila ogljikovih atomov v maščobni kislini z 2.
• število β-oksidacijski cikli. Število β-oksidacijskih ciklov je enostavno določiti na podlagi koncepta maščobne kisline kot verige dvoogljikovih enot. Število prelomov med enotami ustreza številu β-oksidacijskih ciklov. Isto vrednost lahko izračunamo s formulo (n/2 -1), kjer je n število ogljikovih atomov v kislini.
• število dvojnih vezi v maščobni kislini. V prvi reakciji β-oksidacije nastane dvojna vez s sodelovanjem FAD. Če je v maščobni kislini že prisotna dvojna vez, potem ta reakcija ni potrebna in FADN 2 ne nastane. Število izgubljenih FADN 2 ustreza številu dvojnih vezi. Preostale reakcije cikla potekajo brez sprememb.
• količina energije ATP, porabljena za aktivacijo (vedno ustreza dvema visokoenergijskima vezama).

Primer. Oksidacija palmitinske kisline

1. Ker je ogljikovih atomov 16, nastane β-oksidacija 8 molekul acetil-SCoA. Slednji vstopi v cikel TCA; ko se oksidira v enem obratu cikla, nastanejo 3 molekule NADH (7,5 ATP), 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) in 1 molekula GTP, kar je enako 10 molekulam. ATP. Torej bo 8 molekul acetil-SCoA zagotovilo tvorbo 8 × 10 = 80 molekule ATP.
2. Za palmitinsko kislino število β-oksidacijskih ciklov je 7. V vsakem ciklu nastane 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) in 1 molekula NADH (2,5 ATP). Ko vstopijo v dihalno verigo, skupaj "dajo" 4 molekule ATP. Tako v 7 ciklih nastane 7 × 4 = 28 molekul ATP.
3. Dvojne vezi v palmitinski kislini št.
4. 1 molekula ATP se porabi za aktivacijo maščobne kisline, ki pa se hidrolizira v AMP, kar pomeni, da se izgubi 2 makroergične povezave oz dva ATP.
5. Tako, če povzamemo, dobimo 80+28-2 =106 Pri oksidaciji palmitinske kisline nastanejo molekule ATP.

Knoop je leta 1904 postavil hipotezo o β-oksidaciji maščobnih kislin na podlagi poskusov pri krmljenju kuncev z različnimi maščobnimi kislinami, v katerih je bil en vodikov atom v končni metilni skupini (pri ω-ogljikovem atomu) nadomeščen s fenilnim radikalom (C 6 H 5 -).

Knoop je predlagal, da se oksidacija molekule maščobne kisline v telesnih tkivih pojavi v β-položaju; Posledica tega je zaporedno odrezovanje dvoogljičnih fragmentov iz molekule maščobne kisline na strani karboksilne skupine.

Maščobne kisline, ki so del naravnih živalskih in rastlinskih maščob, spadajo v vrsto s sodim številom ogljikovih atomov. Vsaka taka kislina, ki odstrani par ogljikovih atomov, na koncu preide skozi stopnjo maslene kisline, ki naj bi po naslednji β-oksidaciji dala acetoocetno kislino. Slednji se nato hidrolizira v dve molekuli ocetne kisline.

Teorija β-oksidacije maščobnih kislin, ki jo je predlagal Knoop, do danes ni izgubila svojega pomena in je v veliki meri osnova sodobnih idej o mehanizmu oksidacije maščobnih kislin.

Sodobne predstave o oksidaciji maščobnih kislin

Ugotovljeno je bilo, da oksidacija maščobnih kislin v celicah poteka v mitohondrijih s sodelovanjem multiencimskega kompleksa. Znano je tudi, da se maščobne kisline na začetku aktivirajo s sodelovanjem ATP in HS-KoA; CoA estri teh kislin služijo kot substrati na vseh naslednjih stopnjah encimske oksidacije maščobnih kislin; Pojasnjena je tudi vloga karnitina pri transportu maščobnih kislin iz citoplazme v mitohondrije.

Proces oksidacije maščobnih kislin je sestavljen iz naslednjih glavnih stopenj.

Aktivacija maščobnih kislin in njihov prodor iz citoplazme v mitohondrije. Tvorba "aktivne oblike" maščobne kisline (acil-CoA) iz koencima A in maščobne kisline je endergonski proces, ki poteka z uporabo energije ATP:

Reakcijo katalizira acil-CoA sintetaza. Obstaja več takšnih encimov: eden od njih katalizira aktivacijo maščobnih kislin, ki vsebujejo od 2 do 3 atome ogljika, drugi - od 4 do 12 atomov, tretji - od 12 ali več atomov ogljika.

Kot smo že omenili, pride do oksidacije maščobnih kislin (acil-CoA) v mitohondrijih. V zadnjih letih je bilo dokazano, da se sposobnost acil-CoA, da prodre iz citoplazme v mitohondrije, močno poveča v prisotnosti dušikove baze, karnitina (γ-trimetilamino-β-hidroksibutirata). Acil-CoA v kombinaciji s karnitinom ob sodelovanju specifičnega citoplazemskega encima (karnitin acil-CoA transferaze) tvori acilkarnitin (ester karnitina in maščobne kisline), ki ima sposobnost prodiranja v mitohondrije:

Ko acilkarnitin prehaja skozi mitohondrijsko membrano, pride do obratne reakcije - cepitve acilkarnitina s sodelovanjem HS-CoA in mitohondrijske karnitin acil-CoA transferaze:

V tem primeru se karnitin vrne v celično citoplazmo, acil-CoA pa se v mitohondrijih oksidira.

Prva stopnja dehidrogenacije. Acil-CoA v mitohondrijih je primarno podvržen encimski dehidrogenaciji;

v tem primeru acil-CoA izgubi dva atoma vodika v α- in β-položajih in se spremeni v ester CoA nenasičene kisline:

Zdi se, da obstaja več acil-CoA dehidrogenaz, ki vsebujejo FAD, od katerih ima vsaka specifičnost za acil-CoA določene dolžine ogljikove verige.

Stopnja hidracije. Nenasičen acil-CoA (enoil-CoA) s sodelovanjem encima enoil-CoA hidrataze veže molekulo vode. Posledično nastane β-hidroksiacil-CoA:

Druga stopnja dehidrogenacije. Nastali β-hidroksiacil-CoA se nato dehidrogenira. To reakcijo katalizirajo NAD-odvisne dehidrogenaze. Reakcija poteka po naslednji enačbi:

V tej reakciji β-ketoacil-CoA medsebojno deluje s koencimom A. Posledično se β-ketoacil-CoA odcepi in nastaneta acil-CoA, skrajšan za dva atoma ogljika, in fragment z dvema ogljikoma v obliki acetil-CoA . To reakcijo katalizira acetil-CoA aciltransferaza (ali tiolaza):

Nastali acetil-CoA je podvržen oksidaciji v ciklu trikarboksilne kisline (Krebsov cikel), acil-CoA, skrajšan z dvema atomoma ogljika, pa ponovno večkrat skozi celotno β-oksidacijsko pot do nastanka butiril-CoA (4-ogljikova spojina ), ki se nato oksidira v dve molekuli acetil-CoA (glej diagram).

Na primer, pri palmitinski kislini (C 16) se ponovi 7 oksidacijskih ciklov. Naj spomnimo, da pri oksidaciji maščobne kisline, ki vsebuje n atomov ogljika, pride do n/2 - 1 ciklov β-oksidacije (tj. en cikel manj kot n/2, saj pri oksidaciji butiril-CoA takoj nastaneta dve molekuli acetil -CoA) in skupaj dobimo n/2 molekul acetil-CoA.

Zato lahko celotno enačbo za p-oksidacijo palmitinske kisline zapišemo takole:

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

Energijska bilanca. Z vsakim ciklom β-oksidacije nastane 1 molekula FADH 2 in 1 molekula NADH 2. Slednji v procesu oksidacije v dihalni verigi in s tem povezane fosforilacije dajejo: FADH 2 - dve molekuli ATP in NADH 2 - tri molekule ATP, torej skupaj v enem ciklu nastane 5 molekul ATP. V primeru oksidacije palmitinske kisline pride do 7 ciklov β-oksidacije (16/2 - 1 = 7), kar vodi do nastanka 5X7 = 35 molekul ATP. V procesu β-oksidacije palmitinske kisline nastanejo molekule acetil-CoA, od katerih vsaka z zgorevanjem v ciklu trikarboksilne kisline proizvede 12 molekul ATP, 8 molekul pa bo proizvedlo 12X8 = 96 molekul ATP.

Tako skupaj s popolno oksidacijo palmitinske kisline nastane 35 + 96 = 131 molekul ATP. Vendar pa bo ob upoštevanju ene molekule ATP, porabljene na samem začetku za tvorbo aktivne oblike palmitinske kisline (palmitoil-CoA), skupni izkoristek energije za popolno oksidacijo ene molekule palmitinske kisline v živalskih pogojih znašal 131-1. = 130 molekul ATP (upoštevajte, da pri popolni oksidaciji ene molekule glukoze nastane samo 36 molekul ATP).

Izračunano je, da če je sprememba proste energije sistema (ΔG) pri popolnem zgorevanju ene molekule palmitinske kisline 9797 kJ in je energijsko bogata terminalna fosfatna vez ATP označena z vrednostjo približno 34,5 kJ, potem se izkaže, da se lahko približno 45% celotne potencialne energije palmitinske kisline pri njeni oksidaciji v telesu porabi za ponovno sintezo ATP, preostali del pa se očitno izgubi kot toplota.

MAŠČOBNA KISLINA- alifatske karboksilne kisline, od katerih jih je veliko v živalskih in rastlinskih maščobah; v telesu živali in rastlin proste maščobne kisline in maščobne kisline, ki so del lipidov, opravljajo izjemno pomembno funkcijo - energetsko in plastično. Nenasičene maščobne kisline sodelujejo v človeškem in živalskem telesu pri biosintezi posebne skupine biološko aktivnih snovi - prostaglandinov (glej). Vsebnost prostih in estrsko vezanih maščobnih kislin v krvnem serumu služi kot dodatna diagnostična preiskava za številne bolezni. Tekoče spojine se pogosto uporabljajo za pripravo različnih mil, v proizvodnji gume in izdelkov iz gume, lakov, emajlov in sušilnih olj.

Glede na število karboksilnih skupin v molekuli ločimo eno-, dvo- in polibazične tekoče spojine, glede na stopnjo nasičenosti ogljikovodikovega radikala pa nasičene (nasičene) in nenasičene (nenasičene) tekoče spojine. Glede na število ogljikovih atomov v tekoči kislinski verigi se delijo na nižje (c1-C3), srednje (C4-C9) in višje (C10-C26) - Nasičene tekoče spojine imajo splošno molekulsko formulo C n H 2 n. O 2. Splošna formula nenasičenih maščobnih kislin je odvisna od števila dvojnih ali trojnih vezi, ki jih vsebujejo.

Za označevanje stanovanj se uporablja racionalna in sistematična nomenklatura; Poleg tega imajo številni stanovanjski kompleksi zgodovinsko uveljavljena imena. Po racionalni nomenklaturi se vse tekoče spojine štejejo za derivate ocetne kisline, v katerih je vodikov atom metilne skupine v molekuli nadomeščen z ogljikovodikovim radikalom. Ime tekoče zmesi po sistematični nomenklaturi izvira iz imena ogljikovodika, katerega molekula je zgrajena iz enakega števila ogljikovih atomov, vključno z ogljikom karboksilne skupine, kot tekoča molekula kisline (npr. , propan - propanska kislina, etan - etanska kislina, heksan - heksanska kislina itd.). Ime nenasičenih tekočih spojin označuje število dvojnih vezi (mono-, di-, tri- itd.) in doda končnico "en". Številčenje tekočih ogljikovih atomov se začne z ogljikom karboksilne (COOH-) skupine in je označeno z arabskimi številkami. C-atom, ki je najbližji skupini COOH, je označen z alfa, tisti poleg njega je označen z beta, končni atom ogljika v radikalu ogljikovodikov pa je označen z omega. Dvojna vez v molekuli tekoče kisline je označena s simbolom Δ ali preprosto s številko ogljikovega atoma, na katerem se nahaja dvojna vez, kar kaže na cis- ali trans-konfiguracijo verige. Nekateri najpogostejši stanovanjski kompleksi in njihova trivialna, racionalna in sistematična imena so podana v tabeli 1.

Fizične lastnosti

Nižje tekočine so hlapne tekočine z ostrim vonjem, srednje so olja z neprijetnim žarkim vonjem, višje pa so trdne kristalinične snovi, ki so praktično brez vonja.

Samo mravljična kislina (glej), ocetna kislina (glej) in propionska kislina se mešajo z vodo v vseh pogledih; v višjih članih serije tekočih kislin se topnost hitro zmanjša in končno postane enaka nič. J. spojine so zelo topne v alkoholu in etru.

Tališča v homolognem nizu tekočih kristalov naraščajo, vendar neenakomerno. Tekoči kristali s sodim številom atomov C se talijo pri višji temperaturi kot naslednji tekoči kristali, ki imajo en atom C več (tabela 2). V obeh serijah (s sodim in lihim številom atomov C) se razlika v temperaturah taljenja dveh zaporednih članov postopoma zmanjšuje.

Ta posebna razlika med tekočimi spojinami s sodim in lihim številom C-atomov v molekuli se ne kaže samo v tališčih, ampak do neke mere v kemijskih lastnostih. in celo v njihovih biol, lastnostih. Tako kisline s sodim številom C-atomov razpadejo, po G. Embdenu, med krvavitvijo v jetrih do acetona, kisline z lihim številom C-atomov pa se ne razgradijo.

Tekoči kristali so močno povezani in tudi pri temperaturah, ki presegajo njihovo vrelišče, kažejo dvakratno mol. teže, kot predlaga njihova formula. To povezavo pojasnjujejo s pojavom vodikovih vezi med posameznimi molekulami tekočine.

Kemijske lastnosti

Kemijske lastnosti tekočih spojin določajo lastnosti njihovih skupin COOH in ogljikovodikovih radikalov. V skupini COOH je vez O-H oslabljena zaradi premika elektronske gostote v dvojni vezi C=O proti kisiku, zato se lahko proton zlahka odstrani. To vodi do pojava stabilnega aniona:

Elektronsko afiniteto karbonilnega ostanka lahko delno zadovolji sosednja metilenska skupina; vodikovi atomi so najbolj aktivni v primerjavi z drugimi. Disociacijska konstanta COOH skupine tekočih spojin je 10 -4 -10 -5 M, kar pomeni, da je njena vrednost veliko nižja kot pri anorganskih spojinah. Najmočnejša med kislinami je mravljinčna kislina. Skupina COOH tekoče kisline ima sposobnost reagiranja v vodnih raztopinah z zemeljskoalkalijskimi kovinami. Soli višjih tekočih spojin s temi kovinami imenujemo mila (glej). Mila imajo lastnosti površinsko aktivnih snovi - detergentov (glej). Natrijeva mila so trdna, kalijeva so tekoča. Hidroksilne COOH skupine tekoče kisline je mogoče zlahka nadomestiti s halogenom, da nastanejo kislinski halogenidi, ki se pogosto uporabljajo v organskih sintezah. Pri zamenjavi halogena z ostankom druge kisline nastanejo tekoči kislinski anhidridi; pri zamenjavi ostanka z alkoholom nastanejo njihovi estri, z amoniakom - amidi in s hidrazinom - hidrazidi. Najpogostejši v naravi so estri tribazičnega alkohola glicerola in višjih maščobnih kislin - maščob (glej). Vodik alfa ogljikovega atoma tekočih kristalov je mogoče zlahka nadomestiti s halogenom, da se tvorijo tekoče spojine, ki vsebujejo halogen. Nenasičene tekoče spojine lahko obstajajo v obliki cis- in trans-izomerov. Večina naravnih nenasičenih maščobnih kislin ima cis konfiguracijo (glej Izomerija). Stopnjo nenasičenosti tekočine določimo z jodometrično titracijo dvojnih vezi. Proces pretvorbe nenasičenih maščobnih kislin v nasičene imenujemo hidrogenacija; obratni proces je dehidrogenacija (glej hidrogeniranje).

Naravne maščobne kisline pridobivamo s hidrolizo maščob (njihovo umiljenje), ki ji sledi frakcijska destilacija ali kromatografsko ločevanje sproščenih maščobnih kislin. Nenaravne maščobne kisline pridobivamo z oksidacijo ogljikovodikov. reakcija poteka skozi stopnjo tvorbe hidroperoksidov in ketonov.

Oksidacija maščobnih kislin

Kot energent se tekoči kristali uporabljajo v procesu beta oksidacije. Leta 1904 je F. Knoop postavil hipotezo, ki pojasnjuje mehanizem oksidacije maščobnih kislin v živalskem telesu.

Ta hipoteza je bila zgrajena na podlagi ugotovitve narave končnih presnovnih produktov, izločenih v urinu po dajanju ko-fenil substituiranih maščobnih kislin živalim. V poskusih F. Knoopa je dajanje fenil substituiranih maščobnih kislin, ki vsebujejo an Sodo število C-atomov pri živalih je vedno spremljalo sproščanje fenilocetne kisline v urinu, tiste, ki vsebujejo liho število C-atomov, pa sproščanje benzojske kisline. Na podlagi teh podatkov je F. Knoop predlagal, da se oksidacija molekule tekoče kisline pojavi z zaporedno rezanjem dveh ogljikovih fragmentov iz karboksilne skupine (shema 1):

Hipoteza F. Knoopa, imenovana teorija beta oksidacije, je osnova sodobnih idej o mehanizmu oksidacije maščobnih kislin. Pri razvoju teh idej so imele pomembno vlogo naslednje metode in odkritja: 1) uvedba radioaktivno oznako (14 C) v molekuli maščobnih kislin, preučite njihovo izmenjavo; 2) ugotovitev Munoza in L. F. Leloira o dejstvu, da oksidacija maščobnih kislin s celičnimi homogenati zahteva iste kofaktorje kot oksidacija piruvata (anorganski fosfat, ioni Mg 2+, citokrom c, ATP in kaj - ali substrat za cikel trikarboksilne kisline - sukcinat, fumarat itd.); 3) ugotavljanje dejstva, da se oksidacija maščobnih kislin, pa tudi substratov cikla trikarboksilne kisline (glej cikel trikarboksilne kisline), pojavi le v mitohondrijih celice [Lehninger (A. L. Lehninger) in Kennedy (E. P. Kennedy)] ; 4) ugotavljanje vloge karnitina pri transportu maščobnih kislin iz citoplazme v mitohondrije; 5) odkritje koencima A s strani F. Lipmanna in F. Linena; 6) izolacija iz živalskih tkiv v prečiščeni obliki multiencimskega kompleksa, odgovornega za oksidacijo maščob.

Postopek oksidacije železove kisline je na splošno sestavljen iz naslednjih stopenj.

Prosta maščobna kislina je ne glede na dolžino ogljikovodikove verige presnovno inertna in se ne more podvržeti nobenim transformacijam, vključno z oksidacijo, dokler se ne aktivira.

Aktivacija maščobnih kislin poteka v citoplazmi celice s sodelovanjem ATP, reduciranega CoA (KoA-SH) in Mg 2+ ionov.

Reakcijo katalizira encim tiokinaza:

Kot rezultat te reakcije nastane acil-CoA, ki je aktivna oblika maščobnih kislin, izoliranih in raziskanih pa je bilo več tiokinaz. Eden od njih katalizira aktivacijo maščobnih kislin z dolžino verige ogljikovodikov od C2 do C3, drugi od C4 do C12 in tretji od C10 do C22.

Transport v mitohondrije. Koencimska oblika maščobnih kislin, podobno kot proste maščobne kisline, nima sposobnosti prodiranja v mitohondrije, kjer dejansko pride do njihove oksidacije.

Ugotovljeno je bilo, da se prenos aktivne oblike maščobnih kislin v mitohondrije izvaja s sodelovanjem dušikove baze karnitina. S kombinacijo z maščobnimi kislinami s pomočjo encima acilkarnitin transferaze karnitin tvori acilkarnitin, ki ima sposobnost prodiranja v mitohondrijsko membrano.

V primeru palmitinske kisline je na primer tvorba palmitil-karnitina predstavljena na naslednji način:

Znotraj mitohondrijske membrane s sodelovanjem CoA in mitohondrijske palmitil-karnitin transferaze pride do obratne reakcije - cepitve palmitil-karnitina; v tem primeru se karnitin vrne v citoplazmo celice, aktivna oblika palmitinske kisline palmitil-CoA pa preide v mitohondrije.

Prva stopnja oksidacije. V mitohondrijih se s sodelovanjem dehidrogenaz maščobnih kislin (encimov, ki vsebujejo FAD) začne oksidacija aktivne oblike maščobnih kislin v skladu s teorijo beta oksidacije.

V tem primeru acil-CoA izgubi dva atoma vodika v alfa in beta položaju in se spremeni v nenasičen acil-CoA:

Hidracija. Nenasičen acil-CoA veže molekulo vode s sodelovanjem encima enoil hidrataze, kar povzroči nastanek beta-hidroksiacil-CoA:

Druga stopnja oksidacije maščobnih kislin, tako kot prva, poteka z dehidrogenacijo, vendar v tem primeru reakcijo katalizirajo dehidrogenaze, ki vsebujejo NAD. Oksidacija poteka na mestu beta ogljikovega atoma s tvorbo keto skupine na tem mestu:

Končna stopnja enega popolnega oksidacijskega cikla je cepitev beta-ketoacil-CoA s tiolizo (in ne hidrolizo, kot je domneval F. Knoop). Reakcija poteka s sodelovanjem CoA in encima tiolaze. Nastane acil-CoA, skrajšan za dva ogljikova atoma, in ena molekula ocetne kisline se sprosti v obliki acetil-CoA:

Acetil-CoA je podvržen oksidaciji v ciklu trikarboksilne kisline v CO 2 in H 2 O, acil-CoA pa gre ponovno skozi celotno pot beta-oksidacije in to se nadaljuje do razgradnje acil-CoA, ki se vse bolj skrajša za dva atomi ogljika bodo vodili do nastanka zadnjega delca acetil-CoA (shema 2).

Med beta oksidacijo, na primer palmitinske kisline, se ponovi 7 oksidacijskih ciklov. Zato lahko skupni rezultat njegove oksidacije predstavimo s formulo:

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

Naknadna oksidacija 7 molekul NAD-H 2 povzroči nastanek 21 molekul ATP, oksidacija 7 molekul FAD-H 2 - 14 molekul ATP in oksidacija 8 molekul acetil-CoA v ciklu trikarboksilne kisline. - 96 molekul ATP. Če upoštevamo eno molekulo ATP, porabljeno na samem začetku za aktivacijo palmitinske kisline, bo skupni izkoristek energije za popolno oksidacijo ene molekule palmitinske kisline v živalskem organizmu 130 molekul ATP (s popolno oksidacijo glukoze molekule, nastane samo 38 molekul ATP). Ker je sprememba proste energije med popolnim zgorevanjem ene molekule palmitinske kisline 2338 kcal, energijsko bogata fosfatna vez ATP pa je označena z vrednostjo 8 kcal, je enostavno izračunati, da približno 48% celotnega potenciala energija palmitinske kisline med njeno oksidacijo v telesu se porabi za ponovno sintetizacijo ATP, preostanek pa se očitno izgubi kot toplota.

Majhna količina maščobnih kislin v telesu je podvržena omega-oksidaciji (oksidacija na mestu metilne skupine) in alfa-oksidaciji (na mestu drugega C-atoma). V prvem primeru nastane dikarboksilna kislina, v drugem pa maščobna kislina, skrajšana z enim ogljikovim atomom. Obe vrsti oksidacije se pojavita v mikrosomih celice.

Sinteza maščobnih kislin

Ker je katera koli reakcija oksidacije maščobnih kislin sama po sebi reverzibilna, se domneva, da je biosinteza maščobnih kislin proces, ki je obraten njihovi oksidaciji. To je veljalo do leta 1958, dokler ni bilo ugotovljeno, da lahko v izvlečkih golobjih jeter pride do sinteze maščobnih kislin iz acetata le ob prisotnosti ATP in bikarbonata. Bikarbonat se je izkazal za nujno potrebno sestavino, čeprav sam ni bil vključen v molekulo maščobne kisline.

Zahvaljujoč raziskavam S. F. Wakila, F. Linena in R. V. Vagelosa v 60.-70. 20. stoletje Ugotovljeno je bilo, da dejanska enota biosinteze maščobnih kislin ni acetil-CoA, ampak malonil-CoA. Slednji nastane s karboksilacijo acetil-CoA:

Za karboksilacijo acetil-CoA so bili potrebni ioni bikarbonata, ATP in Mg2+. Encim, ki katalizira to reakcijo, acetil-CoA karboksilaza, vsebuje biotin kot prostetično skupino (glej). Avidin, zaviralec biotina, zavira to reakcijo, pa tudi sintezo maščobnih kislin nasploh.

Celotno sintezo maščobnih kislin, na primer palmitinske kisline, s sodelovanjem malonil-CoA lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

Kot izhaja iz te enačbe, je za tvorbo molekule palmitinske kisline potrebnih 7 molekul malonil-CoA in samo ena molekula acetil-CoA.

Proces sinteze maščob je bil podrobno raziskan pri E. coli in nekaterih drugih mikroorganizmih. Encimski sistem, imenovan sintetaza maščobnih kislin pri E. coli, je sestavljen iz 7 posameznih encimov, povezanih s t.i. acil prenosni protein (APP). AP B smo izolirali v čisti obliki in preučili njegovo primarno strukturo. Mol. teža tega proteina je 9750. Vsebuje fosforiliran pantetein s prosto SH skupino. AP B nima encimske aktivnosti. Njegova funkcija je povezana samo s prenosom acilnih radikalov. Zaporedje reakcij za sintezo maščobnih kislin v E. coli lahko predstavimo na naslednji način:

Nato se reakcijski cikel ponovi, beta-ketokapronil-S-ACP s sodelovanjem NADP-H 2 se reducira v beta-hidroksikapronil-S-ACP, slednji je podvržen dehidraciji, da nastane nenasičen heksenil-S-ACP, ki se nato reduciran v nasičen kapronil-S-ACP, ki ima ogljikovo verigo za dva atoma daljšo od butiril-S-APB itd.

Tako sta zaporedje in narava reakcij pri sintezi maščobnih kislin, ki se začnejo s tvorbo beta-ketoacil-S-ACP in končajo z zaključkom enega cikla podaljšanja verige z dvema C-atomoma, povratne reakcije oksidacije maščobnih kislin pa se poti sinteze in oksidacije tekočin niti delno ne prekrivajo.

V živalskih tkivih ACP ni bilo mogoče odkriti. Iz jeter so izolirali multiencimski kompleks, ki vsebuje vse encime, potrebne za sintezo maščobnih kislin, ki so med seboj tako tesno povezani, da so vsi poskusi, da bi jih izolirali posamezno, neuspešni. Kompleks vsebuje dve prosti skupini SH, od katerih ena, tako kot v ACP, pripada fosforiliranemu panteteinu, druga pa cisteinu. Vse reakcije sinteze maščobnih kislin potekajo na površini ali znotraj tega večencimskega kompleksa. Proste SH skupine kompleksa (in morda hidroksilna skupina serina, ki je vključena v njegovo sestavo) sodelujejo pri vezavi acetil-CoA in malonil-CoA, v vseh nadaljnjih reakcijah pa ima enako vlogo panteteinska SH skupina kompleksa. kot skupina SH ACP, tj. sodeluje pri vezavi in ​​prenosu acilnega radikala:

Nadaljnji potek reakcij v živalskem organizmu je popolnoma enak, kot je opisano zgoraj za E. coli.

Do sredine 20. stol. so verjeli, da so jetra edini organ, kjer poteka sinteza maščobnih kislin. Nato so ugotovili, da se sinteza maščobnih kislin dogaja tudi v črevesni steni, v pljučnem tkivu, v maščobnem tkivu, v kostnem mozgu, v. l aktiviranje mlečne žleze in celo v žilni steni. Kar zadeva celično lokalizacijo sinteze, obstaja razlog za domnevo, da se pojavi v citoplazmi celice. Značilno je, da se hl sintetizira v citoplazmi jetrnih celic. prir. palmitinska kislina. Kar zadeva druge maščobne kisline, je glavni način njihovega nastajanja v jetrih podaljšanje verige na podlagi že sintetizirane palmitinske kisline ali maščobnih kislin eksogenega izvora, prejetih iz črevesja. Na ta način nastanejo na primer tekoče spojine, ki vsebujejo 18, 20 in 22 atomov C. Tvorba maščobnih kislin z raztezanjem verige poteka v mitohondrijih in mikrosomih celice.

Biosinteza maščobnih kislin v živalskih tkivih je regulirana. Že dolgo je znano, da jetra sestradanih živali in živali s sladkorno boleznijo počasi vgrajujejo 14C-acetat v želodec. Značilno je, da se je v jetrnih homogenatih takšnih živali za sintezo maščobnih kislin počasi uporabljal acetil-CoA, ne pa malonil-CoA. To je privedlo do domneve, da je reakcija, ki omejuje hitrost procesa kot celote, povezana z aktivnostjo acetil-CoA karboksilaze. Dejansko je F. Linen pokazal, da dolgoverižni acilni derivati ​​CoA v koncentraciji 10 -7 M zavirajo aktivnost te karboksilaze. Tako že samo kopičenje maščobnih kislin preko povratnega mehanizma zaviralno vpliva na njihovo biosintezo.

Drugi regulacijski dejavnik pri sintezi maščobnih kislin je očitno citronska kislina (citrat). Mehanizem delovanja citrata je povezan tudi z njegovim vplivom na acetil-CoA karboksilazo. V odsotnosti citrata je acetil-CoA - jetrna karboksilaza v obliki neaktivnega monomera z mol. ki tehta 540.000 V prisotnosti citrata se encim spremeni v aktivni trimer, ki ima mol. teža pribl. 1.800.000 in zagotavlja 15-16-kratno povečanje stopnje sinteze maščobnih kislin. Zato lahko domnevamo, da ima vsebnost citrata v citoplazmi jetrnih celic regulatorni učinek na hitrost sinteze maščobnih kislin. pomembna je za sintezo maščobnih kislin koncentracija NADPH 2 v celici.

Presnova nenasičenih maščobnih kislin

Pridobljeni so bili prepričljivi dokazi, da se v jetrih živali stearinska kislina lahko pretvori v oleinsko kislino, palmitinska kislina pa v palmitooleinsko kislino. Te transformacije, ki se zgodijo v celičnih mikrosomih, zahtevajo prisotnost molekularnega kisika, reduciranega sistema piridinskih nukleotidov in citokroma b5. Mikrosomi lahko pretvorijo tudi mononenasičene spojine v dinenasičene, na primer oleinsko kislino v 6,9-oktadekadiensko kislino. Hkrati z desaturacijo maščobnih kislin v mikrosomih pride tudi do njihovega raztezanja, oba procesa pa lahko kombiniramo in ponavljamo. Tako na primer iz oleinske kisline nastanejo nervona in 5,8,11-eikozatetraenojska kislina.

Hkrati so človeška tkiva in številne živali izgubile sposobnost sintetiziranja nekaterih večkrat nenasičenih spojin. Sem spadajo linolne (9,12-oktadekatrienske), linolenske (6,9,12-oktadekatrienske) in arahidonske (5, 8, 11, 14-eikozatetranojske) spojine. Te spojine uvrščamo med esencialne maščobne kisline. Z njihovo dolgotrajno odsotnostjo v hrani se pri živalih pojavi zastoj v rasti in nastanejo značilne poškodbe kože in dlake. Opisani so primeri pomanjkanja esencialnih maščobnih kislin pri ljudeh. Linolna in linolenska kislina, ki vsebujeta dve oziroma tri dvojne vezi, ter sorodne polinenasičene maščobne kisline (arahidonska kislina itd.) so običajno združene v skupino, imenovano "vitamin F".

Biol je vloga esencialnih maščobnih kislin postala jasnejša v povezavi z odkritjem novega razreda fiziološko aktivnih spojin - prostaglandinov (glej). Ugotovljeno je bilo, da sta predhodnici teh spojin arahidonska kislina in v manjši meri linolna kislina.

Maščobne kisline so del različnih lipidov: gliceridov, fosfatidov (glej), estrov holesterola (glej), sfingolipidov (glej) in voskov (glej).

Glavna plastična funkcija maščobnih kislin je zmanjšana na njihovo sodelovanje v sestavi lipidov pri gradnji biol, membran, ki sestavljajo okostje živalskih in rastlinskih celic. V biol najdemo membrane hl. prir. estri naslednjih maščobnih kislin: stearinska, palmitinska, oleinska, linolna, linolenska, arahidonska in dokozaheksaenojska. Nenasičene maščobne kisline biolipidov, membrane se lahko oksidirajo s tvorbo lipidnih peroksidov in hidroperoksidov - t.i. peroksidacija nenasičenih maščobnih kislin.

V telesu živali in ljudi zlahka nastajajo le nenasičene maščobne kisline z eno dvojno vezjo (na primer oleinska kislina). Mnogo počasneje nastajajo večkrat nenasičene maščobne kisline, ki jih telo večinoma vnese s hrano (esencialne maščobne kisline). Obstajajo posebni maščobni depoji, iz katerih se lahko po hidrolizi (lipolizi) maščob mobilizirajo maščobne kisline za potrebe telesa.

Eksperimentalno je dokazano, da uživanje maščob, ki vsebujejo velike količine nasičenih maščobnih kislin, prispeva k razvoju hiperholesterolemije; Uživanje rastlinskih olj, ki vsebujejo velike količine nenasičenih maščobnih kislin, skupaj s hrano pomaga zniževati holesterol v krvi (glejte Presnova maščob).

Medicina posveča največjo pozornost nenasičenim maščobnim kislinam. Ugotovljeno je bilo, da lahko njihova prekomerna oksidacija po peroksidnem mehanizmu igra pomembno vlogo pri nastanku različnih patologij, na primer pri poškodbah zaradi sevanja, malignih novotvorbah, pomanjkanju vitamina E,. hiperoksija in zastrupitev s tetrakloridom. Eden od produktov peroksidacije nenasičenih maščobnih kislin, lipofuscin, se med staranjem kopiči v tkivih. Mešanica etilnih etrov nenasičenih maščobnih kislin, ki jo sestavljajo oleinska kislina (cca. 15%), linolna kislina (cca. 15%) in linolenska kislina (cca. 57%), t.i. linetol (glej), se uporablja pri preprečevanju in zdravljenju ateroskleroze (glej) in zunaj za opekline in sevalne poškodbe kože.

V kliniki se najbolj uporabljajo metode za kvantitativno določanje prostih (neesterificiranih) in etersko vezanih maščobnih kislin. Metode za kvantitativno določanje estrsko vezanih maščobnih kislin temeljijo na njihovi pretvorbi v ustrezne hidroksamske kisline. , ki medsebojno delujejo z ioni Fe 3+, tvorijo obarvane kompleksne soli.

Običajno krvna plazma vsebuje od 200 do 450 mg% esterificiranih maščobnih kislin in od 8 do 20 mg% neesterificiranih maščobnih kislin. Povečanje vsebnosti slednjih opazimo pri sladkorni bolezni, nefrozi, po dajanju adrenalina , med postom in tudi med čustvenim stresom . Zmanjšanje vsebnosti neesterificiranih maščobnih kislin opazimo pri hipotiroidizmu, med zdravljenjem z glukokortikoidi in tudi po injiciranju insulina.

Posamezne maščobne kisline – glejte članke po njihovih imenih (na primer arahidonska kislina, arahinska kislina, kapronska kislina, stearinska kislina itd.). Glejte tudi Presnova maščob, Lipidi, Presnova holesterola.

Tabela 1. IMENA IN FORMULE NEKATERIH NAJPOGOSTEJŠIH MAŠČOBNIH KISLIN

Zinoviev A. A. Kemija maščob, M., 1952; Newsholm E. in Start K. Regulacija metabolizma, trans. iz angleščine, M., 1977; Perekalin V.V., Organska kemija, M., 1973; Biokemija in metodologija lipidov, ed. avtor A. R. Jonson a. J. B. Davenport, N. Y., 1971; Maščobne kisline, ur. K. S. Markley, pt 1-3, N. Y.-L., 1960-1964, bibliogr.; Presnova lipidov, ed. avtor S. J. Wakil, N. Y.-L., 1970.

A. N. Klimov, A. I. Arčakov.