Informatie

Bèta-oxidatie van verzadigde vetten


In mijn leerboek staat een voorbeeld van een vet met een lengte van 18 koolstofatomen en er staat dat het 8 ronden oxidatie kan uitvoeren. Ik begrijp niet waarom het geen 9 draait? 2 worden verwijderd elke cyclus?

Bedankt.


Ik geloof dat je leerboek verwijst naar het feit dat je alleen de compleet beta-oxidatie acht keer. Omdat er een carbonzuur aan het uiteinde van een vetzuurketen zit, neemt de cel een iets andere route en reageert het met ATP, dat een vet acyladenylaat en pyrofosfaat (PPi) genereert. Dit AMP kan vervolgens worden verdrongen in een aanval door CoASH, waarna het bèta-oxidatieproces volledig kan doorgaan om acetyl-CoA af te splitsen.

Hier is ook een visuele weergave van dit activeringsproces.


Er zijn vier verschillende stadia in de oxidatie van vetzuren. De afbraak van vetzuren vindt plaats in de mitochondriën en vereist de hulp van verschillende enzymen. Om ervoor te zorgen dat vetzuren de mitochondriën binnenkomen, is de hulp van twee dragereiwitten vereist, Carnitine acyltransferase I en II. Het is ook interessant om de overeenkomsten tussen de vier stappen van bèta-oxidatie en de latere vier stappen van de TCA-cyclus op te merken.

De meeste vetten die zijn opgeslagen in eukaryote organismen worden opgeslagen als triglyceriden, zoals hieronder te zien is. Om bèta-oxidatie aan te gaan, moeten bindingen meestal worden verbroken met behulp van een lipase. Het eindresultaat van deze verbroken bindingen is een glycerolmolecuul en drie vetzuren in het geval van triglyceriden. Andere lipiden kunnen ook worden afgebroken.

Sleutelmoleculen in bèta-oxidatie: (links) A triglyceride molecuul, (midden) Glycerol, (rechts) Vetzuren (onverzadigd)


Oxidatie van vetzuren: &beta-, &alfa- en &omega-oxidatie | Lipidemetabolisme

Vetzuren worden geoxideerd door β-, α- en ω-oxidatie. Kwantitatief is β-oxidatie de belangrijkste route. De term β-oxidatie betekent dat de oxidatie plaatsvindt in de β-koolstof van het vetzuur met de verwijdering van 2 koolstofatomen tegelijk van het carboxyluiteinde van het molecuul. De vetzuren die een even aantal en een oneven aantal koolstofatomen bevatten, evenals de onverzadigde vetzuren worden geoxideerd door β-oxidatie.

β-oxidatie van vetzuren:

A. Verschillende enzymen die gezamenlijk bekend staan ​​als “vetzuuroxidase”, worden aangetroffen in mitochondriale ma­trix naast de ademhalingsketen (die wordt aangetroffen in het in­ner-membraan).

B. Langketenige vetzuren worden eerst geactiveerd tot '8220actief vetzuur' of acyl-CoA in het cytosol door het enzym acyl-CoA syn­thetase in aanwezigheid van ATP, co-enzym A en Mg++ . Maar activering van lagere vetzuren vindt plaats in de mitochondriën. Thiokinasen worden zowel binnen als buiten de mitochondriën gevonden.

C. Acyl-CoA met lange keten dringt niet door in de mitochondriën zonder de aanwezigheid van carnitine. Het enzym carnitine palmitoyl transferase i geassocieerd met de mitochondriale membranen zorgt ervoor dat acylgroepen met lange ketens de mitochondriën kunnen binnendringen. Het mechanisme wordt getoond (Fig. 18.1).

Een ander enzym, carnitine acyl carnitine translocasc, aanwezig in mitochondriën, katalyseert de overdracht van acylgroepen met een korte keten tussen CoA en car­nitine.

Acylcarnitine + CoA ↔ Acyl-CoA + Carnitine

Carnitinepalmitoyltransferase

Acylcarnitine combineert met CoA om acyl-CoA en carnitine te vormen dat wordt vrijgegeven door het enzym carnitine palmitoyl trans­ferase 11.

NS. Acyl-CoA wordt vervolgens omgezet in α, β-onverzadigd acyl-CoA door het enzym acyl-CoA dehydrogenase in aanwezigheid van het coen­zyme flavoproteïne dat FAD als prosthetische groepen bevat. Het gereduceerde co-enzym wordt opnieuw geoxideerd door de ademhalingsketen.

e. Water wordt toegevoegd om de dubbele binding te verzadigen en β-hydroxyacyl-CoA te vormen, gekatalyseerd door het enzym enoyl-CoA-hydratase (crotonase).

F. De β-hydroxy acyl-CoA ondergaat dehydrogenering op de p-koolstof vormende β-keto acyl-CoA. De reactie wordt gekatalyseerd door β-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase in aanwezigheid van NAD. Het gereduceerde co-enzym (NADH) wordt opnieuw geoxideerd door de ademhalingsketen.

G. Ten slotte wordt β-keto-acyl-CoA op de β-positie gesplitst door thiolase (β-ketothiolase) met toevoeging van één molecuul CoA. De producten van deze reactie zijn acetyl-CoA (C2-eenheden) en een acyl-CoA dat 2 koolstofatomen minder bevat dan het oorspronkelijke acyl-CoA-molecuul dat verdere oxidatie ondergaat door β-oxidatie. Op deze manier wordt een vetzuur met lange keten volledig afgebroken tot acetyl-CoA dat volledig wordt geoxideerd tot CO2 en water via de citroenzuurcyclus in de mitochondriën.

Vetzuren met een oneven aantal koolstofatomen worden geoxideerd door de route van β-oxidatie totdat propionyl-CoA wordt gevormd. Deze verbinding wordt omgezet in succinyl-CoA, dat een bestanddeel is van de citroenzuurcyclus. Onverzadigde vetzuren worden ook geoxideerd na -oxidatie. De reacties worden getoond in Fig. 18.3.

- en ω-oxidatie van vetzuren:

α-oxidatie vindt plaats door de verwijdering van één auto­bon per keer van het carboxyluiteinde van de mol­ecule. Het vereist geen CoA-tussenproducten en leidt niet tot de vorming van hoogenergetische fosfaten.

ω-oxidatie vindt plaats door hydroxylase-enzymen waarbij cytochroom P-450 in microsomen betrokken is. De -CH3 groep wordt omgezet in a-CH2OH-groep die uiteindelijk wordt geoxideerd tot -COOH-groep en een dicarbonzuur vormt.

Oxidatie van vetzuren met een oneven aantal koolstofatomen:

Vetzuren met een oneven aantal koolstofatomen worden geoxideerd door de route van β-oxidatie waarbij acetyl-CoA wordt geproduceerd totdat er drie koolstofatomen (Propinyl-CoA) overblijven. Propionyl-CoA wordt omgezet in succinyl-CoA, een bestanddeel van de citroenzuurcyclus.

Peroxisomen oxideren vetzuren met een zeer lange keten:

De gemodificeerde vorm van β-oxidatie in Peroxisomen vormt acetyl-CoA en H2O2 die wordt afgebroken door katalase. Deze eerste dehydrogenering is niet rechtstreeks gekoppeld aan de vorming van ATP, maar de initiële activering door een acyl-CoA-synthetase met een zeer lange keten vergemakkelijkt de oxidatie van vetzuren met een zeer lange keten (bijv.20, C22). Deze enzymen worden geïnduceerd door vetrijke diëten en bij sommige soorten door hypolipidemische geneesmiddelen zoals clofibraat.

De enzymen in peroxisomen vallen vetzuren met een kortere keten niet aan en de -oxidatie-sequentie eindigt bij octanoyl-CoA. Octanoyl- en acetylgroepen worden vervolgens uit de peroxi­somen verwijderd in de vorm van octanoyl en acetylcarnitine en beide worden verder geoxideerd in mitochondriën.

Een andere rol van peroxisomale β-oxidatie is het verkorten van de zijketen van cholesterol bij de vorming van galzuur.

Peroxisomen bevatten geen carnitinepalmitoyltransferase.

Energetica van vetzuuroxidatie:

Palmitinezuur (16 koolstofatomen) ondergaat 7 keer β-oxidatie en produceert 8 moleculen acetyl-CoA. Elke keer produceert β-oxidatie 5 ATP:


Abstract

Mitochondriale β-oxidatie van vetzuren genereert acetyl-coA, NADH en FADH2. Acyl-coA-synthetasen katalyseren de binding van vetzuren aan co-enzym A om acyl-coA-thioesters te vormen, de eerste stap in het intracellulaire metabolisme van vetzuren. l-carnitinesysteem vergemakkelijkt het transport van vette acyl-coA-esters door het mitochondriale membraan. Carnitine palmitoyltransferase-1 brengt acylgroepen over van co-enzym A naar l-carnitine, waarbij acyl-carnitine-esters worden gevormd aan het buitenste mitochondriale membraan. Carnitine acyl-carnitine translocase wisselt acyl-carnitine-esters die de mitochondriën binnenkomen, uit door vrij l-carnitine. Carnitine palmitoyltransferase-2 zet acyl-carnitine-esters terug in acyl-coA-esters aan het binnenste mitochondriale membraan. De β-oxidatieroute van vetzuuracyl-coA-esters omvat vier reacties. Vettige acyl-coA-dehydrogenasen katalyseren de introductie van een dubbele binding op de C2-positie, waardoor 2-enoyl-coA-esters worden geproduceerd en equivalenten worden gereduceerd die via elektron-overdragende flavoproteïne naar de ademhalingsketen worden overgebracht. Enoyl-coA-hydratase katalyseert de hydratatie van de dubbele binding om een ​​3-l-hydroxyacyl-coA-derivaat te genereren. 3-l-hydroxyacyl-coA-dehydrogenase katalyseert de vorming van een 3-ketoacyl-coA-tussenproduct. Ten slotte katalyseert 3-ketoacyl-coA-thiolase de splitsing van de keten, waarbij acetyl-coA en een vettige acyl-coA-ester twee koolstofatomen korter worden gegenereerd. Mitochondriaal trifunctioneel eiwit katalyseert de laatste drie stappen in de β-oxidatie van acyl-coA-esters met lange en middellange ketens, terwijl individuele enzymen de β-oxidatie van vetzuur-coA-esters met korte keten katalyseren. Klinisch fenotype van vetzuuroxidatiestoornissen omvat gewoonlijk hypoketotische hypoglykemie veroorzaakt door vasten of infecties, skeletspierzwakte, cardiomyopathie, hepatopathie en neurologische manifestaties. Accumulatie van niet-geoxideerde vetzuren bevordert hun conjugatie met glycine en l-carnitine en alternatieve manieren van oxidatie, zoals ω-oxidatie.


Beta-oxidatie!

Oké, dus nu zit ons vetzuur in de mitochondriën, allemaal voorbereid en klaar voor gebruik. Dit volgende hoofdstuk van het leven van het vetzuur heet “ beta-oxidatie ” (of β-oxidatie).

Het acyl-CoA (gemodificeerd vetzuur) zal in steeds kleinere stukjes uiteenvallen. Het resultaat van dit katabolisme is de vorming van acetyl-CoA.

Wacht even. Wat is het verschil tussen acyl-CoA en acetyl-CoA? Ze klinken super vergelijkbaar, nietwaar?

==> Acyl-CoA is een term voor een algemeen vetzuur met lange keten waaraan aan het uiteinde co-enzym A is bevestigd.

==> Acetyl-CoA is een heel specifiek molecuul: een 2-koolstofketen met aan het uiteinde het co-enzym A.

*Deze acetyl-CoA doorloopt de Krebs-cyclus. Je lichaam maakt hier ATP aan. En na de Krebs-cyclus genereert je lichaam nog meer ATP via de elektronentransportketen.

Het metabolisme van glucose had exact hetzelfde resultaat. (Glucose acetyl COA)

Onthoud dat ATP de energie van het leven is. Het is deze ene verbinding die ervoor zorgt dat je lichaam in een oogwenk zoveel functies kan uitvoeren. Het is dus best belangrijk!

Laten we eens kijken hoe je lichaam dit precies doet.

“Beta'8221 en “Oxidatie'8221 – Wat betekent dit?

==> Het woord, bèta (β), impliceert de 2 e koolstof verwijderd uit de '8220functionele groep'8221 in een koolstofketen. Het 1 e koolstof wordt het α-koolstof genoemd.

(Er is een voorbeeld aan de rechterkant. Hier is de functionele groep de dubbelgebonden zuurstof.)

==> Het woord, oxidatie, betekent dat er op die plaats een zuurstof aanwezig is. Het trekt de elektronendichtheid weg van de β-koolstof.

(Stel je dus dezelfde dubbelgebonden zuurstof voor op de β-koolstof. Dit is wat er gebeurt bij bèta-oxidatie van vetzuren.)

Dus al dit gepraat over 'beta-oxidatie' betekent gewoon dat je lichaam langs de lijn een dubbelgebonden zuurstof 2 koolstofatomen vastmaakt.

Voorbeeld met onze Acyl-CoA [11]

Ons acyl-CoA is een lange koolstofketen (“R”) met aan het uiteinde een dubbelgebonden zuurstof en een co-enzym A.

Die '8220R'8221 is representatief voor een lange koolstofketen. Je lichaam zal die β-koolstof (waar de “R” zit) oxideren.

Nadat het is geoxideerd, komt een ander co-enzym A in de plaats van de hele rechterkant van het molecuul.

Het steelt de zetel van de α-koolstof. Dat betekent dat de hele rechterkant van het oorspronkelijke molecuul (koolstof + dubbelgebonden zuurstofgroep + co-enzym A-groep) is 'afgevallen'.

Alles rechts van de “R” is vervangen door een andere co-enzym A-groep. De vervanging zorgt ervoor dat een “acetyl-CoA” eraf valt.

Zo maakt je lichaam dat acetyl-CoA aan! Bekijk de afbeelding rechts.

Dus daarna is er een korter (met 2 koolstofatomen) vetzuur acyl-CoA en een acetyl-CoA.

Stel je hetzelfde startmolecuul — nu voor met een kortere “R” groep + 1 acetyl-CoA (die eraf viel).

Als we begonnen met een verzadigd vetzuur met 16 koolstofatomen, hebben we nu een vetzuur met 14 koolstofatomen met een acetyl-CoA.

Dus dit blijft doorgaan totdat je lichaam voor alle koolstoffen zorgt.

De aard van de β-koolstof die elke keer de tweede is, maakt het gemakkelijk om de producten bij te houden.

Het proces creëert half zoveel acetyl-CoA's als er koolstoffen in de startketen zijn.

Je lichaam vormt 8 acetyl-CoA's uit een vetzuur met 16 koolstofatomen.

Beta-oxidatie komt in dit voorbeeld 7 keer in totaal voor. De 7e run vindt plaats op de laatste 4-koolstofketen, dus het resultaat is 2 acetyl-CoA.

Belangrijke bijproducten

Op dit punt hebben we het algehele proces doorlopen. Je lichaam breekt vetzuren af. Het resultaat van deze afbraak is veel acetyl-CoA. Dit acetyl-CoA gaat de Krebs-cyclus in (net als bij het katabolisme van glucose).

Maar laten we, voordat het dat doet, wat dieper ingaan op de bèta-oxidatiereacties. Bij elk verlies van 2 koolstofatomen vinden er eigenlijk meerdere reacties plaats. Dat gaat niet in één klap.

Elke keer dat een acetyl-CoA eraf valt, vinden er 4 hoofdreacties plaats waarbij 4 enzymen betrokken zijn. Deze reacties creëren een geweldig hulpmiddel voor ons lichaam. Ze genereren FADH2 en NADH. Dit zijn de '8220elektronentransporters'8221 die later in het proces helpen bij het genereren van ATP.

De vier enzymen [10] die op het acyl-CoA inwerken zijn:

3) hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase

Deze enzymen werken stap voor stap op het vetzuur in. Als ze allemaal klaar zijn, zien we de kortere acyl-CoA.

We zullen niet op elke stap in detail treden. We bieden een diagram aan de rechterkant als het u interesseert.

Maar we willen ons wel concentreren op de belangrijkste producten van deze tussenstappen:

Je lichaam maakt deze aan bij elke bèta-oxidatie. Maar onthoud dat er in totaal slechts 7 cycli van bèta-oxidatie zijn voor een vetzuur met 16 koolstofatomen.

Evenzo doorloopt een vetzuur met 14 koolstofatomen 6 cycli. Het is de helft van de ketenlengte min 1 (vanwege de laatste oxidatiestap).

Krebs-cyclus en elektronentransportketen

Laten we ons 16-koolstof verzadigde vet optellen:

Niet slecht voor dit kleine vetzuur.

Maar het is nog niet klaar! Deze producten zijn slechts een volgende stap in de richting van het genereren van ATP.

ATP is het einddoel - het is energie. Het is hoe we leven. Op dit punt in het proces is niets uniek aan het vetmetabolisme (behalve de hoeveelheden).

Zowel glucose als vet genereren acetyl-CoA, FADH2 en NADH.

Elke acetyl-CoA gaat vervolgens naar de Krebs-cyclus (links weergegeven).

Deze cyclus genereert meer FADH2 en NADH (elektronentransporters) met een kleine hoeveelheid ATP.

de FADH2 en NADH gaan verder met degenen die worden geproduceerd in bèta-oxidatie naar de elektronentransportketen.

Met elke acetyl-CoA krijg je: 1 FADH2, 3 NADH en 1 ATP.

De elektronendragers zijn het belangrijkste resultaat van deze cyclus omdat ze zoveel meer ATP genereren in de elektronentransportketen.

1 FADH2 genereert ongeveer 1-2 ATP's in de transportketen.

1 NADH genereert ongeveer 2-3 ATP's in de transportketen.

Het begint echt op te tellen als je erover nadenkt. Dit was van slechts één acetyl-CoA.

Onthoud dat we er nog 7 moeten doorlopen van deze ene vetzuurketen!

Omdat er veel algemene kennis is rond het onderwerp van de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen, gaan we niet te veel in detail.

De meeste leerboeken gaan hier heel diep op in als je dat wilt leren. Het is best gaaf spul!

Maar we willen ons concentreren op de dingen die niet zo algemeen bekend zijn. Processen die je niet per se op school leert, zoals de bèta-oxidatie van verzadigd vet.

De belangrijkste aandachtspunten voor deze laatste twee stappen zijn dus:

  • Elektronendragers (FADH2 en NADH) worden gegenereerd en vervolgens gebruikt in de elektronentransportketen.
  • De elektronentransportketen is waar het grootste deel van de ATP-generatie plaatsvindt.
  • Vetzuren maken veel meer acetyl-CoA aan dan glucose, dus het creëert uiteindelijk veel meer ATP.

Beta-oxidatie van verzadigde vetten - Biologie

β-oxidatie is de katabolisch uitsplitsing van vetzuren om energie te produceren kan dit proces volledig worden afgebroken verzadigde vetzuren maar vereist de input van de enzymen enoyl-CoA isomerase en 2,4-dienoyl CoA, om de afbraak van onverzadigde vetzuren.

Om energie uit vetzuren op te wekken, moeten ze: geoxideerd. Vetzuuroxidatie wordt ook wel β-oxidatie genoemd omdat twee koolstofeenheden aan de worden afgesplitst β-koolstof positie (tweede koolstof vanaf het zure uiteinde) van an geactiveerd vetzuur. β-oxidatie die plaatsvindt in de matrix van de mitochondriën en hun vetzuurketens omzet in twee koolstofeenheden van acetylgroepen, terwijl NADH en FADH worden geproduceerd2. De acetylgroepen worden opgepikt door CoA om acetyl-CoA te vormen dat doorgaat in de citroenzuurcyclus terwijl het combineert met oxaalacetaat. De NADH en FADH2 worden vervolgens gebruikt door de elektronentransportketen.

Aangezien verzadigde vetzuren een even aantal koolstofatomen bevatten, bewerkstelligt de β-oxidatieroute de volledige afbraak van verzadigde vetzuren. Aan de andere kant vereist de oxidatie van onverzadigde vetzuren, die dubbele bindingen bevatten, extra stappen. Omdat dubbele bindingen de kunnen verstoren stereochemie nodig zijn voor oxidatieve enzymen om op het vetzuur in te werken, zijn twee extra enzymen (enoyl-CoA-isomerase en 2,4-dienoyl-CoA) nodig.

β-oxidatie kan worden onderverdeeld in een reeks stappen. Eerst wordt het vetzuur geactiveerd. Dit omvat de toevoeging van een co-enzym A (CoA) molecuul aan het einde van een langketenig vetzuur, waarna het geactiveerde vetacyl-CoA de β-oxidatieroute binnengaat. Ten tweede vindt er een oxidatiestap plaats. D e eerste stap van β-oxidatie omvat de oxidatie van het vetacyl-CoA om enoyl-CoA te verkrijgen. Als resultaat wordt een trans-dubbele binding in de acylketen geïntroduceerd. Bekijk het onderstaande diagram om te zien waar deze dubbele binding wordt gevormd. Ten derde, de hydratatie van enoyl-CoA levert een alcohol (-C-OH) op. Ten vierde vindt er nog een oxidatiestap plaats en wordt de alcohol (-C-OH) geoxideerd tot een carbonyl (-C=O). Ten vijfde splitst een thiolase-enzym zich af acetyl COA van het geoxideerde molecuul, dat ook een acyl-CoA oplevert dat twee koolstofatomen korter is dan het oorspronkelijke molecuul dat de β-oxidatieroute binnenging.Deze cyclus herhaalt zich totdat het vetzuur volledig is gereduceerd tot acetyl-CoA, dat door de wordt gevoerd citroenzuur cyclus om cellulaire energie op te leveren in de vorm van ATP.

Oefenvragen

Khan Academie


Officiële MCAT-voorbereiding (AAMC)

Biologie Vragenpakket, Vol 2. Passage 10 Vraag 66

Oefenexamen 4 B/B Sectie Passage 2 Vraag 5

Oefenexamen 4 B/B Sectie Passage 2 Vraag 6


Belangrijkste punten

• Vetzuren worden afgebroken om cellulaire energie te produceren door middel van β-oxidatie.

• Tijdens β-oxidatie worden fragmenten van twee koolstofatomen achtereenvolgens verwijderd van het carboxyluiteinde van het vetzuur na dehydrogenering, hydratatie en oxidatie om een ​​ketozuur te vormen, dat vervolgens wordt gesplitst door thiolyse.

• De acetyl-CoA-moleculen die vrijkomen bij β-oxidatie worden uiteindelijk omgezet in ATP via de citroenzuurcyclus.

• De β-oxidatieroute zorgt voor de volledige afbraak van verzadigde vetzuren omdat ze een even aantal koolstofatomen bevatten. onverzadigde vetzuren hebben twee extra enzymen nodig (enoyl-CoA-isomerase en 2,4-dienoyl-CoA) omdat dubbele bindingen de benodigde stereochemie kunnen verstoren voor oxidatieve enzymen om op het vetzuur in te werken.

Beta (β)-oxidatie: Een proces dat plaatsvindt in de matrix van de mitochondriën en vetzuren kataboliseert door ze om te zetten in acetylgroepen terwijl NADH en FADH2 worden geproduceerd.

katabolisme: Een reeks metabole routes die moleculen opsplitsen in kleinere vormen, die kunnen worden geoxideerd om energie vrij te maken of als reactanten in andere reacties kunnen worden gebruikt.

Vetzuren: Lipiden die een functionele carbonzuurgroep bevatten die is bevestigd aan een koolwaterstofstaart met lange keten.

Verzadigde vetzuren: Vetzuren met koolwaterstofketens die alleen enkele bindingen bevatten (C-C).

Onverzadigde vetzuren: Vetzuren met koolwaterstofketens met ten minste één dubbele binding (C=C).

Oxidatie: Het verlies van elektronen van een molecuul naar zuurstof in de context van het lipidenmetabolisme, elektronen worden overgedragen van een vetzuur naar zuurstof, waardoor het vetzuur wordt geoxideerd.

β-koolstof : In een vetzuur eindigt de tweede koolstof van het carbonzuur.

Geactiveerd vetzuur: Door de toevoeging van een co-enzym A (CoA)-molecuul aan het uiteinde van een vetzuur met lange keten, kan het vetacyl-CoA de β-oxidatieroute binnengaan.

Stereochemie: In de scheikunde de ruimtelijke ordening van atomen in een molecuul.

Co-enzym A : Een co-enzym (eiwit) dat nodig is voor vetzuursynthese en oxidatie.

Hydratatie: Een chemische reactie waarbij een molecuul reageert met water.

Acetyl COA: Een molecuul dat betrokken is bij het metabolisme van eiwitten, koolhydraten en lipiden door een acetylgroep af te leveren aan de citroenzuurcyclus, die zal worden geoxideerd voor energieproductie.

Citroenzuur cyclus : Ook bekend als de TCA-cyclus (tricarbonzuurcyclus) of de Krebs-cyclus, een reeks chemische reacties om opgeslagen energie vrij te maken door de oxidatie van acetyl-CoA.

Adenosinetrifosfaat (ATP): Een organische verbinding die energie levert aan cellulaire organismen.


Wat is oxidatie van onverzadigde vetzuren?

alfa-Oxidatie is een proces waarin vetzuren worden verkort met één koolstofatoom. De alfa-oxidatie opeenvolging van 3-methyl-vertakt vetzuren begint met een activering tot de overeenkomstige CoA-ester.

En wat wordt bedoeld met een onverzadigd vetzuur? Een onverzadigd vet is een vet of vetzuur waarin er minstens één dubbele binding is binnen de vetzuur ketting. EEN vetzuur ketting is enkelvoudig onverzadigd als het één dubbele binding bevat, en meervoudig onverzadigd als het meer dan één dubbele binding bevat.

Hoe verschilt de oxidatie van onverzadigde vetzuren op deze manier van die van verzadigde vetzuren?

Verzadigde vetzuren ondergaan &beta-oxidatie zoals hier in detail beschreven Oxidatie van Vetzuren maar onverzadigde vetzuren een kleine variatie in het traject hebben. &bèta-oxidatie pad voor onverzadigde vetzuren omvat twee extra enzymen isomerase en reductase.

Waarom zijn onverzadigde vetten vatbaarder voor oxidatie?

Lipiden Basis: Vetten en oliën in voedingsmiddelen en gezondheid Onverzadigde vetzuren zijn minder stabiel dan verzadigde vetzuren. Dit maakt ze kwetsbaarder tot ranzigheid. Ranzig is de oxidatie van vetten dat wordt veroorzaakt door hydratatie (water), oxidatie (zuurstof), metaalatomen of microben.


Inhoud

Het begrip vetzuur (zuur gras) werd in 1813 geïntroduceerd door Michel Eugène Chevreul, [3] [4] [5] hoewel hij aanvankelijk enkele variante termen gebruikte: graisse acide en acide huileux ("zuur vet" en "olieachtig zuur"). [6]

Vetzuren worden op vele manieren ingedeeld: op lengte, op verzadiging versus onverzadiging, op even versus oneven koolstofgehalte en op lineair versus vertakt.

Lengte van vetzuren Bewerken

    (SCFA) zijn vetzuren met alifatische staarten van vijf of minder koolstofatomen (bijvoorbeeld boterzuur). [7] (MCFA) zijn vetzuren met alifatische staarten van 6 tot 12 [8]koolstoffen, die middellange keten triglyceriden kunnen vormen. (LCFA) zijn vetzuren met alifatische staarten van 13 tot 21 koolstofatomen. [9] (VLCFA) zijn vetzuren met alifatische staarten van 22 of meer koolstofatomen.

Verzadigde vetzuren Bewerken

Verzadigde vetzuren hebben geen C=C dubbele bindingen. Ze hebben dezelfde formule CH3(CH2)NCOOH, met variaties in "n". Een belangrijk verzadigd vetzuur is stearinezuur (n = 16), dat bij neutralisatie met loog de meest voorkomende vorm van zeep is.

Voorbeelden van verzadigde vetzuren
Gemeenschappelijke naam Chemische structuur C:NS [10]
Caprylzuur CH3(CH2)6COOH 8:0
caprinezuur CH3(CH2)8COOH 10:0
Laurinezuur CH3(CH2)10COOH 12:0
Myristinezuur CH3(CH2)12COOH 14:0
Palmitinezuur CH3(CH2)14COOH 16:0
Stearinezuur CH3(CH2)16COOH 18:0
arachidezuur CH3(CH2)18COOH 20:0
beheenzuur CH3(CH2)20COOH 22:0
lignocerinezuur CH3(CH2)22COOH 24:0
Cerotinezuur CH3(CH2)24COOH 26:0

Onverzadigde vetzuren Bewerken

Onverzadigde vetzuren hebben één of meer C=C dubbele bindingen. De C=C dubbele bindingen kunnen ofwel geven cis of trans isomeren.

cis EEN cis configuratie betekent dat de twee waterstofatomen naast de dubbele binding aan dezelfde kant van de keten uitsteken. De stijfheid van de dubbele binding bevriest de conformatie en, in het geval van de cis isomeer, zorgt ervoor dat de keten buigt en beperkt de conformationele vrijheid van het vetzuur. Hoe meer dubbele bindingen de keten heeft in de cis configuratie, hoe minder flexibiliteit het heeft. Als een ketting er veel heeft cis bindingen, wordt het behoorlijk gebogen in zijn meest toegankelijke conformaties. Bijvoorbeeld, oliezuur, met één dubbele binding, heeft een "knik" erin, terwijl linolzuur, met twee dubbele bindingen, een meer uitgesproken buiging heeft. α-Linoleenzuur, met drie dubbele bindingen, geeft de voorkeur aan een haakvorm. Het effect hiervan is dat, in beperkte omgevingen, zoals wanneer vetzuren deel uitmaken van een fosfolipide in een lipidedubbellaag of triglyceriden in lipidedruppeltjes, cis-bindingen het vermogen van vetzuren om dicht op elkaar te pakken, beperken en daarom het smelten kunnen beïnvloeden. temperatuur van het membraan of van het vet. Cis-onverzadigde vetzuren verhogen echter de vloeibaarheid van het celmembraan, terwijl trans-onverzadigde vetzuren dat niet doen. trans EEN trans configuratie daarentegen betekent dat de aangrenzende twee waterstofatomen op tegenover kanten van de ketting. Hierdoor buigt de ketting niet veel en is hun vorm vergelijkbaar met rechte verzadigde vetzuren.

In de meeste natuurlijk voorkomende onverzadigde vetzuren heeft elke dubbele binding drie (n-3), zes (n-6) of negen (n-9) koolstofatomen en alle dubbele bindingen hebben een cis-configuratie. De meeste vetzuren in de trans configuratie (transvetten) worden niet in de natuur gevonden en zijn het resultaat van menselijke verwerking (bijvoorbeeld hydrogenering). Sommige transvetzuren komen van nature ook voor in melk en vlees van herkauwers (zoals runderen en schapen). Ze worden geproduceerd door fermentatie in de pens van deze dieren. Ze worden ook aangetroffen in zuivelproducten uit melk van herkauwers en kunnen ook worden aangetroffen in moedermelk van vrouwen die ze via hun dieet hebben verkregen.

De geometrische verschillen tussen de verschillende soorten onverzadigde vetzuren, maar ook tussen verzadigde en onverzadigde vetzuren, spelen een belangrijke rol bij biologische processen en bij de opbouw van biologische structuren (zoals celmembranen).

Voorbeelden van onverzadigde vetzuren
Gemeenschappelijke naam Chemische structuur Δ x [11] C:NS [10] IUPAC [12] Nx [13]
Myristoleïnezuur CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ 9 14:1 14:1(9) N−5
Palmitoleïnezuur CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ 9 16:1 16:1(9) N−7
Sapienzuur CH3(CH2)8CH=CH(CH2)4COOH cis-Δ 6 16:1 16:1(6) N−10
oliezuur CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ 9 18:1 18:1(9) N−9
Elaïdinezuur CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH trans-Δ 9 18:1 N−9
vaccin zuur CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH trans-Δ 11 18:1 N−7
Linolzuur CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH cis,cis-Δ 9,Δ 12 18:2 18:2(9,12) N−6
Linoleadinezuur CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH trans,trans-Δ 9,Δ 12 18:2 N−6
α-linoleenzuur CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH cis,cis,cis-Δ 9 ,Δ 12 ,Δ 15 18:3 18:3(9,12,15) N−3
arachidonzuur CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH NIST cis,cis,cis,cis-Δ 5 Δ 8 ,Δ 11 ,Δ 14 20:4 20:4(5,8,11,14) N−6
Eicosapentaeenzuur CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH cis,cis,cis,cis,cis-Δ 5 ,Δ 8 ,Δ 11 ,Δ 14 ,Δ 17 20:5 20:5(5,8,11,14,17) N−3
erucazuur CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH cis-Δ 13 22:1 22:1(13) N−9
Docosahexaeenzuur CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)2COOH cis,cis,cis,cis,cis,cis-Δ 4 ,Δ 7 ,Δ 10 ,Δ 13 ,Δ 16 ,Δ 19 22:6 22:6(4,7,10,13,16,19) N−3

Even- versus oneven-ketenige vetzuren Bewerken

De meeste vetzuren zijn even-ketenig, b.v. stearinezuur (C18) en oliezuur (C18), wat betekent dat ze zijn samengesteld uit een even aantal koolstofatomen. Sommige vetzuren hebben een oneven aantal koolstofatomen, ze worden oneven-ketenige vetzuren (OCFA) genoemd. De meest voorkomende OCFA zijn de verzadigde C15- en C17-derivaten, respectievelijk pentadecaanzuur en heptadecaanzuur, die in zuivelproducten worden aangetroffen. [14] [15] Op moleculair niveau worden OCFA's gebiosynthetiseerd en iets anders gemetaboliseerd dan de even-chained verwanten.

Nummering van koolstofatomen Bewerken

De meeste natuurlijk voorkomende vetzuren hebben een onvertakte keten van koolstofatomen, met aan het ene uiteinde een carboxylgroep (-COOH) en aan het andere uiteinde een methylgroep (-CH3).

De positie van de koolstofatomen in de ruggengraat van een vetzuur wordt meestal aangegeven door vanaf 1 aan het −COOH-uiteinde te tellen. koolstofgetal x wordt vaak afgekort of C-x (of soms Cx), met x=1, 2, 3, enz. Dit is het door de IUPAC aanbevolen nummeringsschema.

Een andere conventie gebruikt achtereenvolgens letters van het Griekse alfabet, te beginnen met de eerste koolstof na de carboxyl. Dus koolstof α (alfa) is C-2, koolstof β (bèta) is C-3, enzovoort.

Hoewel vetzuren verschillende lengtes kunnen hebben, wordt in deze tweede conventie het laatste koolstofatoom in de keten altijd aangeduid als ω (omega), de laatste letter in het Griekse alfabet. Een derde nummeringsconventie telt de koolstoffen van dat uiteinde, met behulp van de labels "ω", "ω−1", "ω−2". Als alternatief kan het label "ω−x" is geschreven "nx", waarbij de "n" bedoeld is om het aantal koolstoffen in de keten weer te geven. [16]

In beide nummeringsschema's wordt de positie van een dubbele binding in een vetzuurketen altijd gespecificeerd door het label te geven van de koolstof die het dichtst bij de carboxyl einde. [16] Dus, in een vetzuur met 18 koolstofatomen, zou een dubbele binding tussen C-12 (of ω−6) en C-13 (of ω−5) "op" positie C-12 of ω−6 zijn. . De IUPAC-naamgeving van het zuur, zoals "octadec-12-eenzuur" (of de meer uitgesproken variant "12-octadecaanzuur") is altijd gebaseerd op de "C"-nummering.

De notatie x,ja. wordt traditioneel gebruikt om een ​​vetzuur te specificeren met dubbele bindingen op posities x,ja. (De Griekse hoofdletter "Δ" (delta) komt overeen met de Romeinse "D", for NSdubbele obligatie). Zo is bijvoorbeeld het 20-koolstof arachidonzuur Δ 5,8,11,14 , wat betekent dat het dubbele bindingen heeft tussen koolstoffen 5 en 6, 8 en 9, 11 en 12, en 14 en 15.

In de context van menselijke voeding en vetmetabolisme, worden onverzadigde vetzuren vaak geclassificeerd door de positie van de dubbele binding die het dichtst bij de ω-koolstof ligt (alleen), zelfs in het geval van meerdere dubbele bindingen zoals de essentiële vetzuren. Dus linolzuur (18 koolstofatomen, Δ 9,12 ), γ-linolNIJszuur (18-koolstof, Δ 6,9,12) en arachidonzuur (20-koolstof, Δ 5,8,11,14) zijn allemaal geclassificeerd als "ω−6"-vetzuren, wat betekent dat hun formule eindigt op - CH=CH– CH
2 – CH
2 – CH
2 – CH
2 – CH
3 .

Vetzuren met een oneven aantal koolstofatomen worden vetzuren met een oneven keten genoemd, terwijl de rest vetzuren met een even keten zijn. Het verschil is relevant voor gluconeogenese.

Naamgeving van vetzuren Bewerken

De volgende tabel beschrijft de meest voorkomende systemen voor het benoemen van vetzuren.

Nomenclatuur Voorbeelden Uitleg
Triviaal Palmitoleïnezuur Triviale namen (of veelvoorkomende namen) zijn niet-systematische historische namen, het meest voorkomende naamgevingssysteem dat in de literatuur wordt gebruikt. De meest voorkomende vetzuren hebben naast hun naam ook triviale namen systematische namen (zie onder). Deze namen volgen vaak geen patroon, maar zijn beknopt en vaak eenduidig.
systematische cis-9-octadec-9-eenzuur
(9Z)-octadec-9-eenzuur
systematische namen (of IUPAC-namen) afgeleid van de standaard IUPAC-regels voor de nomenclatuur van organische chemie, gepubliceerd in 1979, [17] samen met een aanbeveling die in 1977 specifiek voor lipiden werd gepubliceerd. [18] De nummering van koolstofatomen begint vanaf het carboxyl-uiteinde van de molecuulruggengraat. Dubbele bindingen zijn gelabeld met cis-/trans- notatie of E-/Z- notatie, indien van toepassing. Deze notatie is over het algemeen uitgebreider dan de gewone nomenclatuur, maar heeft het voordeel dat het technisch duidelijk en beschrijvend is.
Δ x cis-Δ 9 , cis-Δ 12 octadecadieenzuur In Δ x (of delta-x) nomenclatuur, elke dubbele binding wordt aangegeven met Δ x , waar de dubbele binding begint bij de xde koolstof-koolstofbinding, gerekend vanaf het carboxyl-uiteinde van de molecuulruggengraat. Elke dubbele binding wordt voorafgegaan door a cis- of trans- voorvoegsel, dat de configuratie van het molecuul rond de binding aangeeft. Linolzuur wordt bijvoorbeeld aangeduid als "cis-Δ 9 , cis-Δ 12 octadecadieenzuur". Deze nomenclatuur heeft het voordeel dat deze minder uitgebreid is dan de systematische nomenclatuur, maar is technisch niet duidelijker of beschrijvend. [ citaat nodig ]
Nx
(ofx)
N−3
(of ω−3)
Nx (N minus x ook ω-x of omega-x) nomenclatuur beide geven namen voor individuele verbindingen en classificeren ze op basis van hun waarschijnlijke biosynthetische eigenschappen bij dieren. Een dubbele binding bevindt zich op de x de koolstof-koolstofbinding, gerekend vanaf het methyluiteinde van de molecuulruggengraat. Zo wordt α-linoleenzuur geclassificeerd als a N−3- of omega-3-vetzuur, en dus is het waarschijnlijk dat het een biosynthetische route deelt met andere verbindingen van dit type. dex, omega-x, of "omega" -notatie is gebruikelijk in populaire voedingsliteratuur, maar IUPAC heeft het afgekeurd ten gunste van Nx notatie in technische documenten. [17] De meest onderzochte biosyntheseroutes voor vetzuren zijn: N−3 en N−6.
Lipide nummers 18:3
18:3n3
18:3, cis,cis,cis-Δ 9 ,Δ 12 ,Δ 15
18:3(9,12,15)
Lipide nummers pak het formulier C:NS, [10] waar C is het aantal koolstofatomen in het vetzuur en NS is het aantal dubbele bindingen in het vetzuur. Als D meer dan één is, wordt aangenomen dat de dubbele bindingen onderbroken zijn door CH
2 eenheden, d.w.z., met tussenpozen van 3 koolstofatomen langs de keten. α-Linoleenzuur is bijvoorbeeld een 18:3-vetzuur en de drie dubbele bindingen ervan bevinden zich op posities Δ9, Δ12 en Δ15. Deze notatie kan dubbelzinnig zijn, omdat sommige verschillende vetzuren hetzelfde kunnen hebben C:NS nummers. Als er dubbelzinnigheid bestaat, wordt deze notatie dus meestal gecombineerd met een Δ x of Nx termijn. [17] Bijvoorbeeld, hoewel α-Linoleenzuur en γ-Linoleenzuur beide 18:3 zijn, kunnen ze ondubbelzinnig worden beschreven als respectievelijk 18:3n3 en 18:3n6 vetzuren. Voor hetzelfde doel raadt IUPAC aan om een ​​lijst met dubbele bindingsposities tussen haakjes te gebruiken, toegevoegd aan de C:D-notatie. [12] De door IUPAC aanbevolen notaties voor α- en γ-linoleenzuur zijn bijvoorbeeld 18:3(9,12,15) en 18:3(6,9,12), respectievelijk.

Vrije vetzuren Bewerken

Wanneer ze in het plasma circuleren (plasmavetzuren), niet in hun ester, staan ​​vetzuren bekend als niet-veresterde vetzuren (NEFA's) of vrije vetzuren (FFA's). FFA's zijn altijd gebonden aan een transporteiwit, zoals albumine. [19]

Industriële bewerking

Vetzuren worden meestal industrieel geproduceerd door de hydrolyse van triglyceriden, met de verwijdering van glycerol (zie oleochemicaliën). Fosfolipiden vormen een andere bron. Sommige vetzuren worden synthetisch geproduceerd door hydrocarboxylering van alkenen. [20]

Hyper-geoxygeneerde vetzuren

Hyper-geoxygeneerde vetzuren worden geproduceerd door specifieke industriële processen voor actuele huidcrèmes. Het proces is gebaseerd op de introductie of verzadiging van peroxiden in vetzuuresters via de aanwezigheid van ultraviolet licht en gasvormige zuurstof die onder gecontroleerde temperaturen borrelt. Met name linoleenzuren blijken een belangrijke rol te spelen bij het in stand houden van de vochtbarrièrefunctie van de huid (het voorkomen van vochtverlies en uitdroging van de huid). [21] Een studie in Spanje, gerapporteerd in het Journal of Wound Care in maart 2005, vergeleek een commercieel product met een vettige placebo en dat specifieke product was effectiever en ook kosteneffectief. [22] Een reeks van dergelijke OTC-medische producten is nu algemeen verkrijgbaar. Topisch aangebrachte olijfolie bleek echter niet inferieur te zijn in een "gerandomiseerde triple-blind gecontroleerde non-inferioriteit"-proef die in 2015 in Spanje werd uitgevoerd. [23] [24] Commerciële producten zijn waarschijnlijk minder rommelig om te hanteren en beter afwasbaar. dan olijfolie of vaseline, die beide, indien plaatselijk aangebracht, vlekken op kleding en beddengoed kunnen veroorzaken.

Door dieren Bewerken

Bij dieren worden vetzuren gevormd uit koolhydraten, voornamelijk in de lever, het vetweefsel en de borstklieren tijdens de lactatie. [25]

Koolhydraten worden door glycolyse omgezet in pyruvaat als de eerste belangrijke stap bij de omzetting van koolhydraten in vetzuren. [25] Pyruvaat wordt vervolgens gedecarboxyleerd om acetyl-CoA te vormen in het mitochondrion. Dit acetyl-CoA moet echter naar het cytosol worden getransporteerd waar de synthese van vetzuren plaatsvindt. Dit kan niet direct gebeuren. Om cytosolisch acetyl-CoA te verkrijgen, wordt citraat (geproduceerd door condensatie van acetyl-CoA met oxaalacetaat) uit de citroenzuurcyclus verwijderd en door het binnenste mitochondriale membraan naar het cytosol gedragen. [25] Daar wordt het door ATP-citraatlyase gesplitst in acetyl-CoA en oxaalacetaat. Het oxaalacetaat wordt als malaat teruggevoerd naar het mitochondrion. [26] Het cytosolische acetyl-CoA wordt door acetyl-CoA-carboxylase gecarboxyleerd tot malonyl-CoA, de eerste geëngageerde stap in de synthese van vetzuren. [26] [27]

Malonyl-CoA is dan betrokken bij een zich herhalende reeks reacties die de groeiende vetzuurketen met twee koolstofatomen tegelijk verlengt. Bijna alle natuurlijke vetzuren hebben dus een even aantal koolstofatomen. Wanneer de synthese is voltooid, worden de vrije vetzuren bijna altijd gecombineerd met glycerol (drie vetzuren op één glycerolmolecuul) om triglyceriden te vormen, de belangrijkste opslagvorm van vetzuren, en dus van energie bij dieren. Vetzuren zijn echter ook belangrijke componenten van de fosfolipiden die de fosfolipidendubbellagen vormen waaruit alle membranen van de cel zijn opgebouwd (de celwand en de membranen die alle organellen in de cellen omsluiten, zoals de kern, de mitochondriën, endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat). [25]

De "ongecombineerde vetzuren" of "vrije vetzuren" die in de circulatie van dieren worden aangetroffen, zijn afkomstig van de afbraak (of lipolyse) van opgeslagen triglyceriden. [25] [28] Omdat ze onoplosbaar zijn in water, worden deze vetzuren gebonden aan plasma-albumine getransporteerd. De niveaus van "vrije vetzuren" in het bloed worden beperkt door de beschikbaarheid van albuminebindingsplaatsen. Ze kunnen uit het bloed worden opgenomen door alle cellen met mitochondriën (met uitzondering van de cellen van het centrale zenuwstelsel). Vetzuren kunnen alleen in mitochondriën worden afgebroken, door middel van bèta-oxidatie gevolgd door verdere verbranding in de citroenzuurcyclus tot CO2 en water. Cellen in het centrale zenuwstelsel, hoewel ze mitochondriën bezitten, kunnen geen vrije vetzuren opnemen uit het bloed, aangezien de bloed-hersenbarrière ondoordringbaar is voor de meeste vrije vetzuren, [ citaat nodig ] met uitzondering van vetzuren met een korte keten en vetzuren met een middellange keten. [29] [30] Deze cellen moeten hun eigen vetzuren maken uit koolhydraten, zoals hierboven beschreven, om de fosfolipiden van hun celmembranen en die van hun organellen te produceren en te behouden. [25]

Variatie tussen diersoorten Bewerken

Studies aan de celmembranen van zoogdieren en reptielen hebben ontdekt dat celmembranen van zoogdieren uit een hoger aandeel meervoudig onverzadigde vetzuren (DHA, omega-3-vetzuur) bestaan ​​dan reptielen. [31] Studies naar de vetzuursamenstelling van vogels hebben vergelijkbare verhoudingen gevonden als die van zoogdieren, maar met 1/3 minder omega-3-vetzuren in vergelijking met omega-6 voor een bepaalde lichaamsgrootte. [32] Deze vetzuursamenstelling resulteert in een meer vloeibaar celmembraan maar ook een die doorlaatbaar is voor verschillende ionen ( H +
& Na +
), wat resulteert in celmembranen die duurder zijn in onderhoud. Er wordt beweerd dat deze onderhoudskosten een van de belangrijkste oorzaken zijn van de hoge stofwisselingssnelheden en de daarmee gepaard gaande warmbloedigheid van zoogdieren en vogels. [31] Polyonverzadiging van celmembranen kan echter ook optreden als reactie op chronische koude temperaturen. In vissen leiden steeds koudere omgevingen tot een steeds hoger celmembraangehalte van zowel enkelvoudig onverzadigde als meervoudig onverzadigde vetzuren, om een ​​grotere membraanvloeibaarheid (en functionaliteit) te behouden bij lagere temperaturen. [33] [34]

De volgende tabel geeft de vetzuur-, vitamine E- en cholesterolsamenstelling van enkele veel voorkomende voedingsvetten. [35] [36]

Verzadigd enkelvoudig onverzadigde meervoudig onverzadigd cholesterol Vitamine E
g/100g g/100g g/100g mg/100g mg/100g
Dierlijke vetten
Eendenvet [37] 33.2 49.3 12.9 100 2.70
Reuzel [37] 40.8 43.8 9.6 93 0.60
Talg [37] 49.8 41.8 4.0 109 2.70
Boter 54.0 19.8 2.6 230 2.00
Plantaardige vetten
Kokosnootolie 85.2 6.6 1.7 0 .66
Cacaoboter 60.0 32.9 3.0 0 1.8
Palmpitolie 81.5 11.4 1.6 0 3.80
palmolie 45.3 41.6 8.3 0 33.12
Katoenzaadolie 25.5 21.3 48.1 0 42.77
Tarwekiemolie 18.8 15.9 60.7 0 136.65
Sojaolie 14.5 23.2 56.5 0 16.29
Olijfolie 14.0 69.7 11.2 0 5.10
Mais olie 12.7 24.7 57.8 0 17.24
Zonnebloemolie 11.9 20.2 63.0 0 49.00
Saffloer olie 10.2 12.6 72.1 0 40.68
Hennepolie 10 15 75 0 12.34
Canola/Raapzaadolie 5.3 64.3 24.8 0 22.21

Vetzuren vertonen reacties zoals andere carbonzuren, d.w.z. ze ondergaan verestering en zuur-base reacties.

Zuurgraad Bewerken

Vetzuren vertonen geen grote variatie in hun zuurgraad, zoals blijkt uit hun respectievelijke pKeen. Nonaanzuur heeft bijvoorbeeld een pKeen van 4,96, wat slechts iets zwakker is dan azijnzuur (4,76). Naarmate de ketenlengte toeneemt, neemt de oplosbaarheid van de vetzuren in water af, zodat de langere keten vetzuren een minimaal effect hebben op de pH van een waterige oplossing. Bijna neutrale pH, vetzuren bestaan ​​op hun geconjugeerde basen, d.w.z. oleaat, enz.

Oplossingen van vetzuren in ethanol kunnen worden getitreerd met natriumhydroxide-oplossing met fenolftaleïne als indicator. Deze analyse wordt gebruikt om het gehalte aan vrije vetzuren van vetten te bepalen, d.w.z. het aandeel van de triglyceriden dat is gehydrolyseerd.

Neutralisatie van vetzuren, een vorm van verzeping (zeepbereiding), is een veel toegepaste weg naar metaalzepen. [38]

Hydrogenering en verharding Bewerken

Hydrogenering van onverzadigde vetzuren wordt op grote schaal toegepast. Typische omstandigheden omvatten 2,0-3,0 MPa H2 druk, 150°C, en nikkel gedragen op silica als katalysator. Deze behandeling levert verzadigde vetzuren op. De mate van hydrogenering wordt aangegeven door het jodiumgetal. Gehydrogeneerde vetzuren zijn minder vatbaar voor ranzigheid. Omdat de verzadigde vetzuren hoger smelten dan de onverzadigde voorlopers, wordt het proces harden genoemd. Verwante technologie wordt gebruikt om plantaardige oliën om te zetten in margarine. De hydrogenering van triglyceriden (vs vetzuren) is voordelig omdat de carbonzuren de nikkelkatalysatoren afbreken, waardoor nikkelzepen worden verkregen. Tijdens gedeeltelijke hydrogenering kunnen onverzadigde vetzuren worden geïsomeriseerd uit: cis tot trans configuratie. [39]

Meer geforceerde hydrogenering, d.w.z. met hogere drukken van H2 en hogere temperaturen, zet vetzuren om in vetalcoholen. Vetalcoholen worden echter gemakkelijker geproduceerd uit vetzuuresters.

In de Varrentrapp-reactie worden bepaalde onverzadigde vetzuren gesplitst in gesmolten alkali, een reactie die op een bepaald moment relevant was voor structuuropheldering.

Auto-oxidatie en ranzigheid Bewerken

Onverzadigde vetzuren ondergaan een chemische verandering die bekend staat als auto-oxidatie. Het proces vereist zuurstof (lucht) en wordt versneld door de aanwezigheid van sporenmetalen. Plantaardige oliën weerstaan ​​dit proces in geringe mate omdat ze antioxidanten bevatten, zoals tocoferol. Vetten en oliën worden vaak behandeld met chelaatvormers zoals citroenzuur om de metaalkatalysatoren te verwijderen.

Ozonolyse Bewerken

Onverzadigde vetzuren zijn gevoelig voor afbraak door ozon. Deze reactie wordt toegepast bij de productie van azelaïnezuur ((CH2)7(CO2H)2) van oliezuur. [39]

Spijsvertering en inname Bewerken

Vetzuren met een korte en middellange keten worden direct in het bloed opgenomen via darmcapillairen en reizen door de poortader, net als andere opgenomen voedingsstoffen. Langeketenvetzuren komen echter niet direct vrij in de darmcapillairen. In plaats daarvan worden ze opgenomen in de vetwanden van de darmvlokken en weer samengevoegd tot triglyceriden. De triglyceriden zijn bedekt met cholesterol en eiwit (eiwitlaag) tot een verbinding die een chylomicron wordt genoemd.

Vanuit de cel komt de chylomicron vrij in een lymfatisch capillair, een lacteaal genaamd, dat overgaat in grotere lymfevaten. Het wordt getransporteerd via het lymfestelsel en het thoracale kanaal naar een locatie nabij het hart (waar de slagaders en aders groter zijn). Het thoracale kanaal leegt de chylomicronen in de bloedbaan via de linker subclavia-ader. Op dit punt kunnen de chylomicronen de triglyceriden naar weefsels transporteren waar ze worden opgeslagen of gemetaboliseerd voor energie.

Metabolisme Bewerken

Wanneer ze worden gemetaboliseerd, leveren vetzuren grote hoeveelheden ATP op. Veel celtypen kunnen hiervoor glucose of vetzuren gebruiken. Vetzuren (geleverd door inname of door gebruik te maken van triglyceriden die zijn opgeslagen in vetweefsel) worden naar cellen gedistribueerd om als brandstof te dienen voor spiercontractie en algemeen metabolisme. Ze worden afgebroken tot CO2 en water door de intracellulaire mitochondriën, waardoor grote hoeveelheden energie vrijkomen, gevangen in de vorm van ATP door bèta-oxidatie en de citroenzuurcyclus.

Essentiële vetzuren Bewerken

Vetzuren die nodig zijn voor een goede gezondheid, maar die niet in voldoende hoeveelheden uit andere substraten kunnen worden gemaakt en daarom uit voedsel moeten worden gehaald, worden essentiële vetzuren genoemd. Er zijn twee reeksen essentiële vetzuren: de ene heeft een dubbele binding op drie koolstofatomen verwijderd van het methyluiteinde, de andere heeft een dubbele binding op zes koolstofatomen verwijderd van het methyluiteinde. Mensen missen het vermogen om dubbele bindingen in vetzuren te introduceren naast koolstofatomen 9 en 10, geteld vanaf de carbonzuurzijde. [40] Twee essentiële vetzuren zijn linolzuur (LA) en alfa-linoleenzuur (ALA). Deze vetzuren zijn wijd verspreid in plantaardige oliën. Het menselijk lichaam heeft een beperkt vermogen om ALA om te zetten in de langere keten omega-3 vetzuren - eicosapentaeenzuur (EPA) en docosahexaeenzuur (DHA), die ook uit vis kunnen worden verkregen. Omega-3- en omega-6-vetzuren zijn biosynthetische voorlopers van endocannabinoïden met antinociceptieve, anxiolytische en neurogene eigenschappen. [41]

Distributie Bewerken

Bloedvetzuren nemen verschillende vormen aan in verschillende stadia van de bloedcirculatie. Ze worden via de darm opgenomen in chylomicronen, maar komen na verwerking in de lever ook voor in lipoproteïnen met zeer lage dichtheid (VLDL) en lipoproteïnen met lage dichtheid (LDL). Bovendien komen vetzuren, wanneer ze vrijkomen uit adipocyten, in het bloed voor als vrije vetzuren.

Er wordt voorgesteld dat de mix van vetzuren die door de huid van zoogdieren worden uitgescheiden, samen met melkzuur en pyrodruivenzuur, onderscheidend is en dieren met een scherp reukvermogen in staat stelt individuen te onderscheiden. [42]

De chemische analyse van vetzuren in lipiden begint typisch met een interveresteringsstap die hun oorspronkelijke esters (triglyceriden, wassen, fosfolipiden enz.) afbreekt en ze omzet in methylesters, die vervolgens worden gescheiden door gaschromatografie. [43] of geanalyseerd met gaschromatografie en mid-infraroodspectroscopie.

Scheiding van onverzadigde isomeren is mogelijk door zilverionen (argentatie) dunnelaagchromatografie. [44] [45] Andere scheidingstechnieken omvatten high-performance vloeistofchromatografie (met korte kolommen gepakt met silicagel met gebonden fenylsulfonzuurgroepen waarvan de waterstofatomen zijn uitgewisseld voor zilverionen). De rol van zilver ligt in het vermogen om complexen te vormen met onverzadigde verbindingen.

Vetzuren worden voornamelijk gebruikt bij de productie van zeep, zowel voor cosmetische doeleinden als, in het geval van metaalzepen, als smeermiddelen. Vetzuren worden ook via hun methylesters omgezet in vetalcoholen en vetaminen, die voorlopers zijn van oppervlakteactieve stoffen, detergenten en smeermiddelen. [39] Andere toepassingen zijn onder meer hun gebruik als emulgatoren, textureermiddelen, bevochtigingsmiddelen, antischuimmiddelen of stabilisatoren. [46]

Esters van vetzuren met eenvoudigere alcoholen (zoals methyl-, ethyl-, n-propyl-, isopropyl- en butylesters) worden gebruikt als verzachtende middelen in cosmetica en andere producten voor persoonlijke verzorging en als synthetische smeermiddelen. Esters van vetzuren met complexere alcoholen, zoals sorbitol, ethyleenglycol, diethyleenglycol en polyethyleenglycol worden geconsumeerd in voedsel, of gebruikt voor persoonlijke verzorging en waterbehandeling, of gebruikt als synthetische smeermiddelen of vloeistoffen voor metaalbewerking.


27 gedachten over &ldquo Hoe de energetische balans van de totale oxidatie van een vetzuur te berekenen &rdquo

Gelieve dit na te kijken:
Voor oneven genummerde onverzadigde lipiden: C=# koolstoffen
((C-3)/2) * 12 + 20 – 1

Nee. van acetyl gp = 18/2 = 9
aantal cycli = 18/2-1 = 8
FADH2 &NADH.H=8
wanneer FADH2 =2ATP & NADH.H =3ATP
<5*8>+(9*12)-2=146

Ik hoop dat je mijn antwoord kunt controleren. Ik heb een examen na 4 dagen
heel erg bedankt voor hulp
Ik hoop dat het waar is

Super gaaf om te lezen! Werkelijk..

Als ik een cent had voor elke keer dat ik naar biochemistryquestions.wordpress.com'8230 Superb post!

wat is het exacte aantal ATP dat wordt gegenereerd door volledige afbraak van palmitaat en de benodigde enzymen?

Het antwoord is hier'8230Doe je huiswerk!

148 ( – 1 atp de l’activation de l’acide gras)
op peut avoir la reponse ……….

bedankt, ik zal regelmatig op je site lezen, goed begrepen god zegene

Ik kan er niet achter komen hoe de eerste stap 2 ATP kost. Ik weet dat activering van vetacyl tot een vet acyl-CoA 1 ATP kost en AMP en pyrofosfaat oplevert (pyrofosfaat wordt dan gehydrolyseerd tot 2 fosfaten). Ik heb de terminologie 2 ATP-equilavents gezien, die vaak verwijst naar de ATP-hydrolysering tot AMP en PP (aangezien PP uiteindelijk 2 P zal worden). Elk inzicht zou nuttig zijn om te bepalen hoe de eerste priming-stap 2 ATP kost.

Een beetje meer info over dit onderwerp (bedankt) omdat ik tegenstrijdige rapporten heb gezien. De gebalanceerde vergelijking voor de priming-stap omvat slechts 1 ATP. De berekening van een volledige oxidatie van een even getal, verzadigd vetzuur moet 2 ATP's aftrekken voor de initiële priming van het vetzuur tot vetacyl-CoA. Vaak zie ik dat de redenering voor de -2 ATP is: 'Het equivalent van 2 moleculen ATP wordt verbruikt bij de activering van een vetzuur, waarbij ATP wordt gesplitst in AMP en 2 moleculen Pi.' equivalent van 2 ATP, de priming-reactie lijkt slechts 1 ATP te verbruiken (maar heeft de energie van 2 vanwege de 2 'hoge energie'-bindingen splitsingen van (1) ATP naar AMP en PP en vervolgens (2) PP naar 2 Pi Dus ik weet niet zeker welke bron correct is en ik hoop dat ik mijn bezorgdheid zo duidelijk mogelijk heb gesteld. Bij voorbaat dank voor je inzichten. Ik veronderstel dat ik gewoon kan gaan met wat het leerboek als correct beschouwt, maar mijn begrip is dat het leerboek verkeerd heeft begrepen dat 'het equivalent van 2 moleculen ATP' eigenlijk 2 ATP's betekent in plaats van 1 ATP met 2 hoge-energiebindingen.


Vetzuur beta-oxidatie

De auteurs: Natasha Fillmore, Osama Abo Alrob en Gary D. Lopaschuk. De auteurs zijn afkomstig van het Cardiovascular Research Centre, Mazankowski Alberta Heart Institute University of Alberta, Edmonton, Canada. DOI: 10.21748/lipidlibrary.39187

Overzicht

Vetzuur en bèta-oxidatie is een meerstapsproces waarbij vetzuren door verschillende weefsels worden afgebroken om energie te produceren. Vetzuren komen voornamelijk een cel binnen via vetzuureiwittransporters op het celoppervlak [1]. Vetzuurtransporters omvatten vetzuurtranslocase (FAT/CD36), weefselspecifieke vetzuurtransporteiwitten (FATP) en plasmamembraangebonden vetzuurbindend eiwit (FABP).p.m) [1]. Eenmaal in de cel wordt een CoA-groep aan het vetzuur toegevoegd door vetacyl-CoA-synthase (FACS), waardoor acyl-CoA met een lange keten wordt gevormd. Carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT1) conversie van het acyl-CoA met lange keten naar acylcarnitine met lange keten maakt het mogelijk dat de vetzuurgroep over het binnenste mitochondriale membraan wordt getransporteerd via carnitine translocase (CAT), dat acylcarnitines met lange ketens uitwisselt voor carnitine. Een binnenste mitochondriaal membraan CPT2 zet vervolgens de lange-keten acylcarnitine terug in lange-keten acyl-CoA. Het acyl-CoA met lange keten gaat de vetzuur- en bèta-oxidatieroute binnen, wat resulteert in de productie van één acetyl-CoA uit elke cyclus van vetzuur- en bèta-oxidatie. Dit acetyl-CoA komt dan in de mitochondriale tricarbonzuur (TCA) cyclus. De NADH en FADH2 geproduceerd door zowel vetzuur- en bèta-oxidatie als de TCA-cyclus worden gebruikt door de elektronentransportketen om ATP te produceren. Een overzicht van vetzuuroxidatie wordt gegeven in: Figuur 1.

Figuur 1. Overzicht vetzuuroxidatie

Vetzuur en bèta-oxidatie is het proces waarbij vetzuren worden afgebroken om energie te produceren. Vetzuren komen voornamelijk een cel binnen via vetzuureiwittransporters op het celoppervlak. Eenmaal binnen voegt FACS een CoA-groep toe aan het vetzuur. CPT1 zet vervolgens het acyl-CoA met lange keten om in acylcarnitine met lange keten. De vetzuurgroep wordt door CAT over het binnenste mitochondriale membraan getransporteerd. CPT2 zet vervolgens het acylcarnitine met lange keten terug in acyl-CoA met lange keten. Het acyl-CoA met lange keten kan dan de vetzuur- & bèta-oxidatieroute binnengaan, wat resulteert in de productie van één acetyl-CoA uit elke cyclus van &bèta-oxidatie. Dit acetyl-CoA komt dan in de TCA-cyclus. De NADH en FADH2 geproduceerd door zowel &bèta-oxidatie als de TCA-cyclus worden gebruikt door de elektronentransportketen om ATP te produceren.

De rol van de vetzuurvoorziening bij het reguleren van vetzuur en bèta-oxidatie

Cellulair vetzuurtransport:

Er is de afgelopen jaren veel moeite gedaan om de mechanismen te ontrafelen waarmee de vetzuren door cellen worden opgenomen, met name om te bepalen of vetzuren door eenvoudige diffusie door het celmembraan worden getransporteerd of dat dit transport wordt vergemakkelijkt door membraan-geassocieerde eiwitten. Hoewel verschillende resultaten beide transportmethoden ondersteunen, wordt aangenomen dat transport door membraan-geassocieerde eiwitten het belangrijkste middel is voor de opname van vetzuren in cellen [2]. Er zijn verschillende membraaneiwitten geïdentificeerd die de opname van cellulaire vetzuren vergemakkelijken. De membraan-geassocieerde vetzuurtransporters CD36/FAT, FABPpm en FATP's verschillen in hun molecuulgewicht en mate van post-translationele modificatie [3]. Stremmel et al. rapporteerde dat antilichamen gericht tegen FABPpm van rattenlever de vetzuuropname door hepatocyten, adipocyten en cardiomyocyten met 50-75% remmen. Dit resultaat suggereerde dat een aanzienlijk deel van de vetzuuropname afhankelijk is van eiwit-gemedieerd transport in verschillende soorten cellen [3].

Schaffer en Lodish ontdekten FATP door gebruik te maken van een expressiekloneringsstrategie in adipocyten [4]. De expressie van dit integrale membraaneiwit van 63 kDa in een stabiele fibroblastcellijn resulteerde in een 3-4-voudige toename in vetzuurtransport met lange ketens. Identificatie van deze eerste FATP leidde tot de ontdekking van verschillende andere isovormen van FATP (FATP1-6) [4]. FATP1 komt voornamelijk tot expressie in hart- en skeletspieren [5]. FATP2 en FATP5 komen voornamelijk tot expressie in de lever, waar ze betrokken zijn bij het vetmetabolisme in de lever in combinatie met acyl-CoA-synthetase. FATP4 is essentieel voor de opname van voedingslipiden en speelt een cruciale rol in de normale huidstructuur en -functie. Tot op heden is aangetoond dat FATP3 en FATP6 weinig of geen vetzuurtransportfunctie hebben [5].

De rol van het membraaneiwit CD36/FAT bij de opname van vetzuren en &bèta-oxidatie bij zoogdieren is uitgebreid bestudeerd. CD36/FAT is een 88 kDa vetzuur translocase membraaneiwit dat tot expressie wordt gebracht in verhouding tot de snelheid van vetzuuroxidatie in spierweefsel (het komt bijvoorbeeld meer tot expressie in het hart dan in skeletspieren) [2]. CD36/FAT is betrokken bij angiogenese en ontsteking, evenals bij het lipidenmetabolisme. Transfectie van fibroblasten met CD36/FAT resulteerde in verhoogde vetzuuropname [6]. In tegenstelling tot FATP heeft CD36/FAT het vermogen om zich te verplaatsen tussen intracellulaire endosomen en het plasmamembraan van cellen, waardoor CD36/FAT een cruciale rol kan spelen bij de regulatie van vetzuuropname. Insuline en spiercontractie kunnen CD36/FAT-translocatie van intracellulaire opslag naar het plasmamembraan stimuleren, wat leidt tot een verhoogde opname en bèta-oxidatie van vetzuren. FoxO1-activering kan leiden tot CD36/FAT-translocatie, wat resulteert in verhoogde vetzuur- en bèta-oxidatie samen met triacylglycerolaccumulatie [2]. Dit suggereert een significante rol van intracellulaire signalering in de CD36/FAT-functie.

Het exacte mechanisme dat CD36/FAT-translocatie induceert, is nog onbekend. Er wordt echter aangenomen dat AMP-geactiveerde proteïnekinase (AMPK)-activering en de energiestatus van spiercellen kunnen deelnemen aan de CD36/FAT-translocatierespons [7]. Bovendien induceert stimulatie van proteïnekinase C (PKC) in cardiomyocyten CD36/FAT-translocatie, wat wijst op een mogelijke rol voor calcium in het translocatieproces [7]. Aan de andere kant kan remming van extracellulaire signaalreceptorkinase (ERK) door spiercontractie geïnduceerde CD36/FAT-translocatie blokkeren [7]. Post-translationele modificatie van CD36/FAT door ubiquitinatie kan ook de intracellulaire eiwitniveaus van CD36/FAT reguleren door het eiwit te richten op afbraak. Daarom verhoogt insuline de beschikbaarheid van CD36/FAT voor translocatie door remming van ubiquitinatie. Vetzuren bevorderen echter ubiquitinatie, wat leidt tot CD36/FAT-degradatie [1].

Vetzuurverestering tot acyl-CoA:

Een vetzuur moet worden omgezet in vetacyl-CoA om de mitochondriën binnen te gaan en te worden geoxideerd [1]. Het enzym dat verantwoordelijk is voor de verestering van vetzuren tot acyl-CoA met lange ketens is FACS. Voor deze reactie verbruikt FACS het equivalent van twee ATP. Een ander enzym, cytosolische thioesterase (CTE), kan het CoA verwijderen en het vetzuuracyl-CoA weer omzetten in een vetzuur. Vetacyl-CoA kan ofwel worden omgezet in acylcarnitine, waardoor het naar de mitochondriën kan worden getransporteerd en vetzuur en bèta-oxidatie kan binnengaan of kan worden omgezet in lipidemetabolieten (triacylglycerol, diacylglycerol, ceramide, enz.).

De acetyl-CoA-carboxylase, malonyl-CoA-decarboxylase, malonyl-CoA-as:

Acetyl-CoA-carboxylase (ACC) is een centraal enzym dat betrokken is bij vetzuur- en bèta-oxidatie en vetzuurbiosynthese. ACC katalyseert de carboxylatie van acetyl-CoA en produceert malonyl-CoA, dat door vetzuursynthase kan worden gebruikt voor de biosynthese van vetzuren [1]. Hoewel malonyl-CoA wordt gebruikt als substraat voor de biosynthese van vetzuren, is malonyl-CoA ook een krachtige remmer van mitochondriale vetzuuropname secundair aan remming van CPT1 (Figuur 2) [1]. Er zijn twee vormen van ACC, een ACC1-isovorm van 265 kDa, die sterk tot expressie wordt gebracht in de lever en het vetweefsel, en een ACC2-isovorm van 280 kDa die specifieker is voor sterk metabole organen zoals skeletspieren en het hart [1]. AMPK speelt een belangrijke rol bij ACC1- en ACC2-regulatie door ACC-activiteit te fosforyleren en te remmen. In situaties met een verhoogde vraag naar energie wordt AMPK geactiveerd, waar het vervolgens beide isovormen van ACC fosforyleert en inactiveert (figuur 3). ACC2-remming kan leiden tot een toename van vetzuur- en bèta-oxidatie, terwijl de biosynthese van vetzuren afneemt wanneer ACC1 wordt geremd [1].

Figuur 2. De vetzuur- en bèta-oxidatieroute

De vier belangrijkste enzymen die betrokken zijn bij &bèta-oxidatie zijn: acyl-CoA-dehydrogenase, enoyl-CoA-hydratase, hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase en ketoacyl-CoA-thiolase. Acyl-CoA-dehydrogenase creëert een dubbele binding tussen het tweede en derde koolstofatoom vanaf de CoA-groep op acyl-CoA en produceert daarbij een FADH2. Vervolgens verwijdert enoyl-CoA-hydratase de zojuist gevormde dubbele binding, tijdens het proces van het toevoegen van een hydroxylgroep aan de derde koolstof van de CoA-groep en een waterstof aan de tweede koolstof van de CoA-groep. Hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase verwijdert de waterstof in de zojuist aangehechte hydroxylgroep en produceert daarbij een NADH. In de laatste stap hecht ketoacyl-CoA-thiolase een CoA-groep aan de derde koolstof van de CoA-groep, wat resulteert in de vorming van twee moleculen, een acetyl-CoA en een acyl-CoA die twee koolstofatomen korter is.

De langetermijnregulering van ACC hangt af van de regulering van de genexpressie. Verschillende transcriptionele factoren kunnen ACC-genexpressie reguleren, waaronder sterolregulerend element bindend eiwit (SREBP1a en SREBP1c) en koolhydraatresponselement bindend eiwit (ChREBP) [8]. SREBP wordt gereguleerd door insuline, dat ervoor zorgt dat het endoplasmatisch reticulum SREBP1c wordt gesplitst en verplaatst naar de kern, wat leidt tot stimulatie van ACC-expressie. Bovendien kunnen de transcriptiefactoren peroxisoom proliferator geactiveerde receptor &gamma coactivator 1 (PGC-1) &alpha en &beta de expressie van SREBP1a en SREBP1c stimuleren, die beide een vitale rol spelen in lipogenese. ChREBP-expressie kan worden geïnduceerd door hoge glucoseconcentraties, wat ertoe leidt dat de geactiveerde ChREBP de expressie van ACC1 en vetzuursynthase bevordert [8,9]. Nucleaire ademhalingsfactor-1 (NRF-1) is een belangrijke modulator van mitochondriale eiwitexpressie en mitochondriale biogenese, die beide belangrijk zijn voor hogere mitochondriale vetzuur- en bèta-oxidatiecapaciteit [10]. Bijvoorbeeld Adam et al. toonde aan dat overexpressie van NRF-1 resulteert in remming van ACC2-genpromotoractiviteit in het hart van zoogdieren, wat de mitochondriale vetzuur- en bèta-oxidatiesnelheden verhoogt, waardoor de algehele intracellulaire energetische capaciteit wordt bevorderd [10].

Malonyl-CoA-decarboxylase (MCD) is het enzym dat verantwoordelijk is voor de decarboxylering van malonyl-CoA tot acetyl-CoA [1]. Over het algemeen wordt het niveau van malonyl-CoA verlaagd wanneer de MCD-activiteit wordt verhoogd, wat resulteert in een verhoogde snelheid van vetzuuroxidatie. Er is gerapporteerd dat eiwitkinasen die ACC fosforyleren en remmen MCD zouden kunnen activeren [1]. MCD lijkt echter voornamelijk te worden gereguleerd door transcriptionele middelen (later besproken). Daarom lijken MCD en ACC in harmonie samen te werken om de pool van malonyl-CoA te reguleren die CPT1 kan remmen [1].

Mitochondriaal carnitinepalmitoyltransferase (CPT):

De CPT-isovorm, CPT1, bevindt zich op het binnenoppervlak van het buitenste mitochondriale membraan en is een belangrijke plaats van regulatie van mitochondriale vetzuuropname [1]. Zoals vermeld, wordt CPT1 krachtig geremd door malonyl-CoA, het product van ACC dat bindt aan de cytosolische kant van CPT1. Zoogdieren brengen drie isovormen van CPT1 tot expressie, die worden gecodeerd door verschillende genen. De leverisovorm (CPT1&alpha), de spierisovorm (CPT1&bèta) en een derde isovorm van CPT1 (CPT1c), die voornamelijk tot expressie komt in de hersenen en de testis [9]. Meer specifiek brengt het hart twee isovormen van CPT1 tot expressie, een 82 KDa (CPT1&alpha) isovorm en de overheersende 88 KDa (CPT1&bèta) isovorm (die de hoogste gevoeligheid heeft voor malonyl-CoA-remming). Insuline en schildklierhormoon kunnen de gevoeligheid van CPT1&alpha in de lever reguleren, maar de CPT1&bèta-isovorm wordt niet beïnvloed [9]. Eerdere studies hebben gemeld dat de niveaus van malonyl-CoA omgekeerd evenredig zijn met de vetzuur- en bèta-oxidatiesnelheden [1]. Bovendien suggereren studies met ACC2-knockout-muizen twee afzonderlijke cellulaire malonyl-CoA-pools, malonyl-CoA geproduceerd door ACC1 (voornamelijk gebruikt voor lipogenese), en een cytosolische pool van malonyl-CoA geproduceerd door ACC2 die betrokken is bij de regulatie van CPT1 en vetzuur & bèta -oxidatie [9].

Mitochondriaal vetzuur en bèta-oxidatie

De vetzuur- en bèta-oxidatieroute:

Vetzuur en bèta-oxidatie is het proces waarbij een acyl-CoA-molecuul met een lange keten wordt afgebroken tot acetyl-CoA-moleculen. Het aantal geproduceerde acetyl-CoA hangt af van de koolstoflengte van het vetzuur dat wordt geoxideerd. Dit proces omvat een verscheidenheid aan enzymen, waarbij de vier belangrijkste enzymen die betrokken zijn bij vetzuur- en bèta-oxidatie, achtereenvolgens acyl-CoA-dehydrogenase, enoyl-CoA-hydratase, hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase en ketoacyl-CoA-thiolase zijn (figuur 3) [11]. Aan het einde van elke &bèta-oxidatiecyclus worden twee nieuwe moleculen gevormd, een acetyl-CoA en een acyl-CoA die twee koolstofatomen korter zijn. Bovendien worden tijdens &bèta-oxidatie NADH en FADH2 gevormd. Eén FADH2 wordt geproduceerd tijdens de reactie die wordt gekatalyseerd door acyl-CoA-dehydrogenase. Een NADH wordt geproduceerd tijdens de reactie die wordt gekatalyseerd door hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase. De FADH2 en NADH die tijdens het proces van vetzuur- en bèta-oxidatie worden geproduceerd, worden door de elektronentransportketen gebruikt om ATP te produceren. Er zijn verschillende isovormen van deze enzymen van &bèta-oxidatie, die verschillende affiniteiten hebben voor verschillende vetzuurketenlengtes. Er is bijvoorbeeld een acyl-CoA-dehydrogenase met een zeer lange keten, een acyl-CoA-dehydrogenase met een lange keten, een acyl-CoA-dehydrogenase met een middellange keten en een acyl-CoA-dehydrogenase met een korte keten. Interessant is dat de enoyl-CoA-hydratase, hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase en ketoacyl-CoA-isovormen die specifiek zijn voor vetzuren met een lange keten een enzymcomplex vormen op het binnenste mitochondriale membraan.

figuur 3. Belangrijkste regulatieplaatsen van vetzuren en bèta-oxidatie

Vetzuur & bèta-oxidatie wordt op meerdere niveaus gereguleerd. Deze figuur toont enkele manieren waarop vetzuur en bèta-oxidatie worden gereguleerd. 1. Regulering kan plaatsvinden op het niveau van het binnenkomen van vetzuren in de cel. AMPK, PKC en PPAR&gamma reguleren de activiteit van CD36/FATP positief. 2. Regulering vindt ook plaats via de regulering van de niveaus van acetyl-CoA en malonyl-CoA. AMPK remt ACC, wat resulteert in verhoogde acetyl-CoA-niveaus/verlaagde malonyl-CoA-niveaus en verhoogde vetzuuroxidatie. Malonyl-CoA remt de vetzuuroxidatie door CPT1 te remmen. 3. Transcriptionele regulatie is ook betrokken bij het reguleren van vetzuren en bèta-oxidatie. PGC-1&alpha, een transcriptiefactorcoregulator, en de transcriptiefactor PPAR&alpha werken in de kern om de transcriptie van mitochondriale genen, vetzuurgebruiksgenen en andere transcriptiefactoren te verhogen.

Hulpenzymen zijn nodig voor de &bèta-oxidatie van onverzadigde vetzuren en vetzuren met een oneven keten. Oneven genummerde vetzuren worden afgebroken door &bèta-oxidatie tot acetyl-CoA-moleculen en propionyl-CoA. Hoewel propionyl-CoA via alternatieve routes kan worden gemetaboliseerd, wordt het voornamelijk in de cel gemetaboliseerd tot succinyl-CoA door drie enzymen (propionyl-CoA-carboxylase, methylmalonyl-CoA-epimerase en methylmalonyl-CoA-mutase) [11-14]. Dit succinyl-CoA kan dan de TCA-cyclus ingaan. Vergeleken met even genummerde vetzuren komen oneven genummerde vetzuren niet vaak voor in de natuur [15]. De twee hulpenzymen, enoyl-CoA-isomerase en 2,4-dienoyl-CoA-reductase, zijn nodig voor de volledige oxidatie van onverzadigde vetzuren [11]. Tijdens de &bèta-oxidatiecyclus waarin de cis-dubbele binding begint op de derde koolstof van het acyl-CoA, de eerste stap omvat enoyl-CoA isomerase isomerase het voordat enoyl-CoA hydratase, en de andere twee enzymen, kunnen inwerken op het acyl-CoA. Een dubbele binding op een even koolstofatoom vereist beide hulpenzymen. Zodra de dubbele binding zich op het vierde koolstofatoom van het acyl-CoA bevindt aan het begin van een &bèta-oxidatiecyclus, begint het te oxideren. Na de werking van acyl-CoA-dehydrogenase, werkt 2,4-dienoyl-CoA-reductase op het acyl-CoA, gevolgd door enoyl-CoA-isomerase. Enoyl-CoA-hydratase werkt dan in op het acyl-CoA en het proces hervat zijn normale volgorde.

Allosterische controle van vetzuren en bèta-oxidatie:

De activiteit van de enzymen van vetzuren en bèta-oxidatie wordt beïnvloed door het niveau van de producten van hun reacties [16]. Elk van de &bèta-oxidatie-enzymen wordt geremd door het specifieke vetzuuracyl-CoA-tussenproduct dat het produceert [17]. Interessant is dat 3-ketoacyl-CoA ook enoyl-CoA-hydratase en acyl-CoA-dehydrogenase kan remmen [17]. &beta-oxidatie kan ook allosterisch worden gereguleerd door de verhouding van NADH/NAD+ en acetyl-CoA/CoA-niveau. Een stijging van de NADH/NAD+- of acetyl-CoA/CoA-verhoudingen resulteert in remming van vetzuur en bèta-oxidatie. Er is specifiek aangetoond dat verhogingen van de acetyl-CoA/CoA-verhouding leiden tot feedbackremming van ketoacyl-CoA-thiolase [16].

Vetzuur en bèta-oxidatie kunnen ook voorkomen in peroxisomen. Bij dieren wordt aangenomen dat peroxisomen belangrijk zijn bij de initiële afbraak van vetzuren met een zeer lange keten en methylvertakte vetzuren [11]. De enzymen die betrokken zijn bij vetzuuroxidatie in peroxisomen verschillen van mitochondriën. Een belangrijk verschil is acyl-CoA-oxidase, het eerste enzym in peroxisoom- en bèta-oxidatie, dat de waterstof overbrengt naar zuurstof, waardoor H2O2 in plaats van FADH . te produceren2. De H2O2 wordt afgebroken tot water door katalase. Belangrijk is dat de vetzuuracyl-CoA-tussenproducten die gevormd worden tijdens &bèta-oxidatie hetzelfde zijn in peroxisomen en mitochondriën. Peroxisomen bevatten ook de nodige enzymen voor &alfa-oxidatie, die nodig zijn voor de oxidatie van sommige vetzuren met methylvertakkingen.

Transcriptionele regulatie van vetzuren en bèta-oxidatie:

De eiwitten die betrokken zijn bij vetzuur- en bèta-oxidatie worden gereguleerd door zowel transcriptionele als post-transcriptionele mechanismen. Er zijn een aantal transcriptiefactoren die de expressie van deze eiwitten reguleren. De peroxisoom proliferator-geactiveerde receptoren (PPARs) en een transcriptiefactor co-activator PGC-1&alpha zijn de meest bekende transcriptionele regulatoren van vetzuur & beta-oxidatie [18]. PPAR's en Retinoïde X-receptor heterodimeriseren en binden aan genpromoters die het PPAR-responselement bevatten [18]. Voorbeelden van eiwitten die betrokken zijn bij vetzuur- en bèta-oxidatie die transcriptioneel worden gereguleerd door de PPAR's zijn FATP, acyl-CoA-synthetase (ACS), CD36/FAT, MCD, CPT1, lange-keten acyl-CoA-dehydrogenase (LCAD) en medium- keten acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) [18]. Oestrogeengerelateerde receptor &alpha (ERR&alpha) is ook betrokken bij de regulatie van vetzuur &bèta-oxidatie, waarvan is aangetoond dat het ook de transcriptie reguleert van het gen dat codeert voor MCAD [18]. Liganden die binden aan en de activiteit van PPAR&alpha, &delta en &gamma moduleren, omvatten vetzuren [18].

De genen die door elk van de PPAR's worden gereguleerd, variëren tussen weefseltypes. Bijvoorbeeld, skeletspier PPAR&delta, maar niet PPAR&alpha, reguleert de expressie van CPT1 [19]. PPAR-isovormen worden ook differentieel tot expressie gebracht tussen weefseltypes [18]. Terwijl PPAR&delta-eiwit de neiging heeft om alomtegenwoordig tot expressie te komen, wordt PPAR&alfa voornamelijk tot expressie gebracht in zeer metabolische weefsels (d.w.z. hart, skeletspier en lever) en wordt PPAR&gamma voornamelijk tot expressie gebracht in weefsels zoals vetweefsel [18]. Tot voor kort werd aangenomen dat PPAR&gamma geen significante rol speelde bij het reguleren van vetzuur en bèta-oxidatie. Recente knock-out- en overexpressiestudies hebben echter gesuggereerd dat PPAR&gamma een rol kan spelen bij het reguleren van vetzuur en bèta-oxidatie. Overexpressie van PPAR&gamma in hartspier resulteert in verhoogde mRNA-niveaus voor vetzuur- en bèta-oxidatie-eiwitten [20].

De transcriptionele co-activator PGC-1&alpha bindt aan en verhoogt de activiteit van PPARs en ERR&alpha om vetzuur &bèta-oxidatie te reguleren [21]. PGC-1&alpha moduleert de activiteit van een aantal transcriptiefactoren die de expressie van eiwitten die betrokken zijn bij vetzuur- en bèta-oxidatie, de TCA-cyclus en de elektronentransportketen kunnen verhogen. Toenemende PGC-1&alpha-eiwitexpressie induceert bijvoorbeeld massale mitochondriale biogenese in skeletspieren [21].

PGC-1&alpha wordt gereguleerd op zowel gen- als eiwitniveau. AMPK verhoogt de activiteit van reeds bestaand PGC-1&alpha-eiwit via twee voorgestelde mechanismen. De eerste is door PGC-1&alpha te fosforyleren op threonine- en serineresiduen, wat resulteert in een algehele toename van de PGC-1&alpha-activiteit [22]. AMPK kan ook de activiteit van PGC-1&alpha verhogen door sirtuin 1 (SIRT1) te activeren. SIRT1 kan dan PGC-1&alpha deacetyleren, waardoor de activiteit ervan toeneemt [22]. Er wordt aangenomen dat AMPK de PGC-1 & alfa-mRNA-niveaus verhoogt door de binding van transcriptiefactoren aan specifieke sequenties te reguleren die zich in de PGC-1 & alfa-genpromotor bevinden, waaronder twee MEF-plaatsen, één cAMP-responselement (CRE) -plaats en het GATA/Ebox-gebied [22]. AMPK reguleert de MEF-plaatsen door GEF te fosforyleren, een eiwit dat de verplaatsing van MEF2 naar de kern kan mediëren [22].AMPK kan de binding aan de CRE-plaats verhogen door fosforylering van cAMP-responselement-bindend eiwit (CREB) 1 en andere leden van de CREB-familie die binden aan CRE-promoterregio's [22]. Als een ander voorbeeld kunnen vrije vetzuren ook de expressie van PGC-1&alpha-eiwit reguleren. Een vetrijk dieet kan bijvoorbeeld de niveaus van PGC-1& in de skeletspieren van ratten verhogen [23].

Conclusies

Vetzuur en bèta-oxidatie is de belangrijkste metabole route die verantwoordelijk is voor de mitochondriale afbraak van acyl-CoA met een lange keten tot acetyl-CoA. Dit proces omvat veel stappen die worden gereguleerd op transcriptioneel en post-transcriptioneel niveau. Transcriptionele regulatie omvat PPAR's, SREBP1 en PGC-1 & alfa, terwijl het post-transcriptionele niveau voornamelijk allosterische controle van vetzuur & bèta & ndashoxidatie omvat, evenals ACC-, MCD- en CPT-regulatie. Beide mechanismen werken in harmonie samen om te zorgen voor een continue toevoer van acyl-CoA met lange keten voor &bèta-oxidatie, en producten van &bèta-oxidatie voor mitochondriale energieproductie.

  1. Lopaschuk, GD, Ussher, J.R., Folmes, CD, Jaswal, J.S. en Stanley, W.C. Myocardiaal vetzuurmetabolisme bij gezondheid en ziekte. Fysiol Rev., 90, 207-258 (2010).
  2. Su, X. en Abumrad, N.A. Cellulaire vetzuuropname: een pad in aanbouw.Trends Endocrinol. Metab., 20, 72-77 (2009).
  3. Glatz, J.F., Luiken, J.J. en Bonen, A. Membraanvetzuurtransporters als regulatoren van het lipidenmetabolisme: implicaties voor metabole ziekten. Fysiol. ds., 90, 367-417 (2010).
  4. Folmes, CD en Lopaschuk, G.D. Regulering van vetzuuroxidatie van het hart. In: Mitochondriën: het dynamische organel (1e editie), blz. 27-62 (S.W. Schaffer en MS Suleiman (eds.), Springer, New York) (2007).
  5. Nickerson, J.G., Momken, I., Benton, C.R., Lally, J., Holloway, GP, Han, X.X., Glatz, J.F., Chabowski, A., Luiken, J.J. en Bonen, A. Eiwit-gemedieerde vetzuuropname: regulatie door samentrekking, AMP-geactiveerde proteïnekinase en endocriene signalen. Toepasselijk Fysiol. Nutr. Metab., 32, 865-873 (2007).
  6. Bonen, A., Chabowski, A., Luiken, J.J. en Glatz, J.F. Wordt membraantransport van FFA gemedieerd door lipiden, eiwitten of beide? Mechanismen en regulatie van eiwit-gemedieerde cellulaire vetzuuropname: moleculair, biochemisch en fysiologisch bewijs. Fysiologie (Bethesda), 22, 15-29 (2007).
  7. Holloway, GP, Luiken, JJ, Glatz, JF, Spriet, LL en Bonen, A. Bijdrage van FAT/CD36 aan de regulatie van skeletspiervetzuuroxidatie: een overzicht. Acta Fysiol. (Oxford), 194, 293-309 (2008).
  8. Tong, L. Acetyl-co-enzym A carboxylase: cruciaal metabool enzym en aantrekkelijk doelwit voor medicijnontdekking. Cel. Mol. Levenswetenschappen., 62, 1784-1803 (2005).
  9. Schreurs, M., Kuipers, F. en van der Leij, F.R. Regulerende enzymen van mitochondriale bèta-oxidatie als doelwitten voor de behandeling van het metabool syndroom. zwaarlijvig. Rev., 11, 380-388 (2010).
  10. Adam, T., Opie, LH en Essop, M.F. AMPK-activering onderdrukt de menselijke genpromotor van de cardiale isovorm van acetyl-CoA-carboxylase: de rol van nucleaire ademhalingsfactor-1. Biochem. Biofysica. Onderzoek gemeenschappelijk, 398, 495-499 (2010).
  11. Schulz, H. Oxidatie van vetzuren in eukaryoten. In: Biochemie van lipiden, lipoproteïnen en membranen (5e editie), blz. 131-154 (D.E. Vance en J. Vance (eds.), Elsevier, Amsterdam) (2008).
  12. Mazumder, R., Sasakawa, T. en Ochoa, S. Metabolisme van propionzuur in dierlijke weefsels. X. Methylmalonyl co-enzym A mutase holoenzym. J. Biol. Chemo., 238, 50-53 (1963).
  13. Kaziro, Y., Leone, E. en Ochoa, S. Biotine en propionylcarboxylase. Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS,46, 1319-1327 (1960).
  14. Beck, W.S., Flavin, M. en Ochoa, S. Metabolisme van propionzuur in dierlijke weefsels. III. Vorming van succinaat. J. Biol. Chemo., 229, 997-1010 (1957).
  15. Diedrich, M. en Henschel, K.P. Het natuurlijk voorkomen van ongebruikelijke vetzuren. 1. Oneven genummerde vetzuren. Nahrung, 34, 935-943 (1990).
  16. Schulz, H. Regulering van vetzuuroxidatie in het hart. J. Nutr., 124, 165-171 (1994).
  17. Eaton, S. Controle van mitochondriale en bèta-oxidatieflux. prog. Lipide Res., 41, 197-239 (2002).
  18. Huss, JM en Kelly, D.P. Nucleaire receptorsignalering en cardiale energie. Circa. Onderzoek., 95, 568-578 (2004).
  19. Dressel, U., Allen, T.L., Pippal, J.B., Rohde, P.R., Lau, P. en Muscat, G.E. De peroxisoomproliferator-geactiveerde receptor &bèta/&delta-agonist, GW501516, reguleert de expressie van genen die betrokken zijn bij lipidenkatabolisme en energie-ontkoppeling in skeletspiercellen. Mol. Endocrinol., 17, 2477-2493 (2003).
  20. Son, NH, Park, TS, Yamashita, H., Yokoyama, M., Huggins, LA, Okajima, K., Homma, S., Szabolcs, MJ, Huang, LS en Goldberg, I.J. Cardiomyocyte-expressie van PPAR&gamma leidt tot hartdisfunctie bij muizen. J. Clin. Investeren., 117, 2791-2801 (2007).
  21. Lin, J., Handschin, C. en Spiegelman, B.M. Metabole controle door de PGC-1-familie van transcriptie-coactivators. Cel. Metab., 1, 361-370 (2005).
  22. Jensen, TE, Wojtaszewski, JF en Richter, E.A. AMP-geactiveerd proteïnekinase bij contractieregulatie van skeletspiermetabolisme: noodzakelijk en/of voldoende?Acta Fysiol. (Oxford), 196, 155-174 (2009).
  23. Hancock, C.R., Han, D.H., Chen, M., Terada, S., Yasuda, T., Wright, D.C. en Holloszy, J.O. Vetrijke diëten veroorzaken insulineresistentie ondanks een toename van spiermitochondriën. Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS, 105, 7815-7820 (2008).

Dankbetuigingen: GDL is een wetenschapper van de Alberta Heritage Foundation for Medical Research


Bekijk de video: Verzadigde vetten: Gezond of ongezond? (December 2021).