Struktur asid lemak, jenis, fungsi, biosintesis

The asid lemak Mereka adalah makromolekul organik yang berasal dari hidrokarbon, yang terdiri daripada rantai panjang karbon dan atom hidrogen yang hidrofobik (adalah larut lemak) dan merupakan asas struktur lemak dan lipid.

Mereka adalah molekul yang sangat pelbagai yang dibezakan antara satu sama lain dengan panjang rantai hidrokarbon mereka dan kehadiran, bilangan, kedudukan dan/atau konfigurasi ikatan berganda mereka.

Skim am asid lemak tepu (sumber: laghi.L [cc by-sa 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

Dalam lipid haiwan, tumbuh -tumbuhan, kulat dan mikroorganisma seperti bakteria dan ragi, lebih daripada 100 jenis asid lemak yang berbeza telah diterangkan dan mereka dianggap sebagai spesies dan tisu spesifik di kebanyakan makhluk hidup.

Minyak dan lemak yang dimakan manusia setiap hari berasal dari haiwan atau tumbuhan, kebanyakannya terdiri daripada asid lemak.

[TOC]

Pengenalan

Mentega, antara lain, pada dasarnya terdiri daripada asid lemak (Sumber: Afrika Studio, melalui Pixabay.com)

Molekul asid lemak melaksanakan fungsi penting di peringkat selular, yang menjadikan mereka komponen penting dan, kerana sesetengahnya tidak dapat disintesis oleh haiwan, mereka mesti memperolehnya dari diet.

Asid lemak jarang berlaku kerana spesies bebas dalam sitosol sel, jadi mereka biasanya sebahagian daripada konjugasi molekul lain seperti:

- Lipid, dalam membran biologi.

- Trigliserida atau ester asid lemak, yang berfungsi sebagai rizab dalam tumbuh -tumbuhan dan haiwan.

- Lilin, yang merupakan ester pepejal asid lemak rantai panjang dan alkohol.

- Bahan lain yang serupa.

Pada haiwan, asid lemak disimpan dalam sitoplasma sel sebagai titisan kecil lemak yang terdiri daripada kompleks yang disebut triacylglycerol, yang tidak lebih dari molekul gliserol yang telah disertai, dalam setiap atom karbonnya, rantai asid lemaknya oleh bon jenis ester.

Walaupun bakteria mempunyai asid lemak tak jenuh pendek dan biasanya, secara semula jadi adalah perkara biasa.

Struktur

Asid lemak adalah molekul amphipatic, ia.

Rantau hidrofobik terdiri daripada rantai hidrokarbon yang panjang yang, dalam istilah kimia, tidak begitu reaktif. Rantau hidrofilik, sebaliknya, terdiri daripada terminal kumpulan karboksil (-COH), yang berkelakuan seperti asid.

Kumpulan karboksil terminal atau asid karboksilik ini diionkan dalam larutan, ia sangat reaktif (secara kimia) dan sangat hidrofilik, jadi ia mewakili tapak persimpangan kovalen antara asid lemak dan molekul lain.

Panjang rantai hidrokarbon asid lemak biasanya mempunyai bilangan atom karbon, dan ini berkait rapat dengan proses biosintetik yang dihasilkannya, kerana pertumbuhannya terjadi dari pasangan karbon.

Asid lemak yang paling biasa mempunyai rantai antara 16 dan 18 atom karbon dan haiwan, rantai ini tidak bercabang.

Klasifikasi

Asid lemak diklasifikasikan kepada dua kumpulan besar mengikut sifat pautan yang membentuknya, iaitu, mengikut kehadiran ikatan mudah atau ikatan berganda antara atom karbon dari rantai hidrokarbon mereka.

Oleh itu, terdapat asid lemak tepu dan tak tepu.

- Asid lemak tepu hanya mempunyai karbon mudah - ikatan karbon dan semua atom karbon mereka "tepu" atau dikaitkan dengan molekul hidrogen.

- Asid lemak tak tepu mempunyai satu atau lebih ikatan karbon - karbon dan tidak semua ini dilampirkan pada atom hidrogen.

Asid lemak tak tepu juga dibahagikan mengikut bilangan tak tepu (ikatan berganda) dalam monounsaturated, mereka yang mempunyai ikatan berganda tunggal, dan polyunsaturated, yang mempunyai lebih dari satu.

Asid lemak tepu

Mereka biasanya mempunyai antara 4 dan 26 atom karbon bersatu dengan pautan mudah. Titik leburnya berkadar terus dengan panjang rantai, iaitu, berat molekulnya.

Asid lemak yang mempunyai antara 4 dan 8 karbon adalah cecair pada 25 ° C dan adalah yang membentuk minyak yang boleh dimakan, sementara mereka yang mempunyai lebih dari 10 atom karbon adalah pepejal.

Antara yang paling biasa ialah asid laurik, yang banyak di telapak tangan dan biji kelapa; Asid palmitik, yang terdapat di sawit, koko dan mentega babi, dan asid stearic, yang terdapat dalam koko dan minyak terhidrogenasi.

Mereka adalah asid lemak dengan lebih banyak kestabilan daripada asid lemak tak tepu, terutamanya dalam menghadapi pengoksidaan, sekurang -kurangnya dalam keadaan fisiologi.

Terima kasih kepada hakikat bahawa karbon sederhana - ikatan karbon boleh berputar secara percuma.

Asid lemak tak tepu

Asid lemak ini sangat reaktif dan terdedah kepada ketepuan dan pengoksidaan. Mereka biasa dalam tumbuhan dan organisma laut. Mereka yang mempunyai ikatan berganda tunggal dikenali sebagai monounsaturated atau monoenoik, sementara mereka yang memiliki lebih dari dua dikenali sebagai polenikasi atau polyunsaturated.

Boleh melayani anda: polimere DNA

Kehadiran ikatan berganda adalah perkara biasa di kalangan atom karbon antara kedudukan 9 dan 10, tetapi ini tidak bermakna asid lemak monouinsatured tidak dijumpai dengan ketidakpuasan di kedudukan lain.

Tidak seperti asid lemak tepu, tak tepu disenaraikan bukan dari kumpulan karboksil terminal, tetapi menurut kedudukan ikatan ganda pertama c - c. Oleh itu, ini dibahagikan kepada dua kumpulan, omega-6 atau ω6 dan omega-3 atau Ω3.

Asid omega-6 mempunyai ikatan berganda pertama dalam karbon nombor 6 dan asid omega-3 memilikinya dalam nombor karbon 3. Denominasi Ω diberikan oleh ikatan berganda yang paling dekat dengan kumpulan metil akhir.

Pautan berganda juga boleh didapati dalam dua konfigurasi geometri yang dikenali sebagai "Cis " dan "trans".

Asid lemak tak tepu yang paling semula jadi mempunyai konfigurasi "Cis"Dan ikatan ganda asid lemak yang terdapat dalam lemak komersial (hidrogen) terdapat di "trans".

Dalam asid lemak tak tepu, dua ikatan berganda biasanya dipisahkan antara satu sama lain sekurang -kurangnya oleh kumpulan metil, iaitu, atom karbon yang dilekatkan pada dua atom hidrogen.

Fungsi

Asid lemak mempunyai pelbagai fungsi dalam organisma hidup dan, seperti yang disebutkan di atas, salah satu fungsi penting mereka sebagai bahagian penting lipid, yang merupakan komponen utama membran biologi dan salah satu daripada tiga biomolekul yang paling banyak dalam organisma dalam organisma hidup bersama protein dan karbohidrat.

Mereka juga substrat tenaga yang sangat baik terima kasih banyak tenaga yang diperolehi dalam bentuk ATP dan metabolit perantara lain.

Memandangkan hakikat bahawa haiwan, misalnya, tidak dapat menyimpan karbohidrat, asid lemak mewakili sumber utama penyimpanan tenaga yang berasal dari pengoksidaan gula berlebihan.

Asid lemak tepu pendek dalam kolon mengambil bahagian dalam rangsangan penyerapan air dan natrium, klorida dan ion bikarbonat; Di samping itu, mereka mempunyai fungsi dalam pengeluaran lendir, dalam percambahan kolonosit (sel kolon), dan lain -lain.

Asid lemak tak tepu sangat banyak dalam minyak yang boleh dimakan asal tumbuhan, yang penting dalam diet semua manusia.

Minyak yang kita makan setiap hari adalah asid lemak (sumber: stevepb, melalui pixabay.com)

Yang lain mengambil bahagian sebagai ligan beberapa protein dengan aktiviti enzimatik, jadi mereka penting berkenaan dengan kesannya terhadap metabolisme tenaga sel -sel di mana mereka dijumpai.

Biosintesis

Degradasi asid lemak dikenali sebagai β-pengoksidaan dan berlaku dalam mitokondria sel eukariotik. Biosintesis, sebaliknya, berlaku di sitosol sel haiwan dan dalam kloroplas (organel fotosintesis) sel tumbuhan.

Ia adalah proses asetil-CoA, Malonyl-CoA dan NADPH, ia berlaku dalam semua organisma hidup dan haiwan "unggul" seperti mamalia. Sebagai contoh, sangat penting dalam tisu hati dan adiposa, serta dalam kelenjar susu.

NADPH yang digunakan untuk laluan ini adalah terutamanya hasil daripada tindak balas pengoksidaan yang bergantung kepada NADP laluan pentos fosfat, manakala asetil-CoA boleh datang dari sumber yang berbeza, contohnya, dari dekarboxylation oksidatif piruvat, Krebs dan β- pengoksidaan asid lemak.

Laluan biosintesis, seperti β-pengoksidaan, sangat dikawal selia dalam semua sel oleh effectors alestheric dan pengubahsuaian kovalen enzim yang mengambil bahagian dalam peraturan.

-Sintesis Malonyl-CoA

Laluan bermula dengan pembentukan perantara metabolik yang dikenali sebagai Malonyl-CoA dari molekul asetil-CoA dan dipangkin oleh enzim pelbagai fungsi yang dipanggil acetyl-CoA carboxilasa.

Reaksi ini adalah tindak balas kepada tambahan kepada molekul karboksil (-COH, carboxylation) bergantung kepada biotin dan berlaku dalam dua langkah:

1. Pertama, pemindahan, ATP bergantung, karboksil yang diperolehi dari bikarbonat (HCO3-) ke molekul biotin yang dijumpai sebagai kumpulan prostetik (bukan protein) yang dikaitkan dengan karboksilase asetil-CoA.
2. Selanjutnya, CO2 dipindahkan ke asetil-CoA dan Malonyl-CoA dihasilkan.

-Tindak balas laluan

Pada haiwan, pembentukan rantai karbohidrat asid lemak berlaku lebih jauh melalui tindak balas pemeluwapan berurutan yang dikatal oleh enzim multi -kritikal dan pelbagai fungsi yang dikenali sebagai synthase asid lemak.

Enzim ini memangkinkan pemeluwapan unit asetil-CoA dan molekul multonil-CoA yang dihasilkan dari reaksi carboxylase acetyl-CoA, proses di mana molekul CO2 dikeluarkan untuk setiap Malonyl-CoA yang menambahnya.

Asid lemak yang tumbuh disterifikasi kepada protein yang disebut "protein pembawa acyl" atau ACP, yang membentuk thioés dengan kumpulan acyl. Dalam Dan. coli Protein ini adalah polipeptida 10 kDa, tetapi pada haiwan ia adalah sebahagian daripada synthase kompleks lemak lemak.

Boleh melayani anda: noxa

Pecah ikatan ini tioéster mengeluarkan sejumlah besar tenaga, yang memungkinkan, secara termodinamik, berlakunya langkah pemeluwapan pada laluan biosintetik.

Synthase Kompleks Asid Lemak

Dalam bakteria, aktiviti asid synthase sebenarnya sesuai dengan enam enzim bebas yang menggunakan asetil-CoA dan malonl-CoA untuk membentuk asid lemak dan dengan enam aktiviti enzimatik yang berbeza dikaitkan.

Homodimerik dan pelbagai fungsi asid lemak sintetik haiwan (Sumber: Boehringer Ingelheim [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Di dalam mamalia, sebaliknya, synthase asid lemak adalah kompleks enzimatik homodimik pelbagai fungsi sekitar 500 kDa berat molekul, yang mempunyai enam aktiviti pemangkin yang berbeza dan yang mana protein pembawa asid dikaitkan.

Langkah 1: Reaksi Bantuan

Kumpulan Tiol dalam sisa sistein yang bertanggungjawab untuk kesatuan perantara metabolik ke enzim ACP mesti dimuatkan, sebelum permulaan sintesis, dengan kumpulan asid yang diperlukan.

Untuk melakukan ini, kumpulan asetil acetyl-CoA dipindahkan ke kumpulan TiOL (-sh) salah satu sisa sistein subunit ACP sintesis asid lemak. Reaksi ini dikatalisis oleh subunit ACP-ACIL-Transferase.

Kumpulan asetil kemudian dipindahkan dari ACP ke sisa sistein yang lain di tapak pemangkin subunit enzimatik lain kompleks yang dikenali sebagai β-cethoacyl-acp-sinta. Oleh itu, kompleks enzimatik adalah "barli" untuk memulakan sintesis.

Langkah 2: Pemindahan unit Malonyl-CoA

Malonyl-CoA yang dihasilkan oleh carboxilasa acetyl-CoA dipindahkan ke kumpulan TiOL di ACP dan semasa tindak balas ini bahagian COA hilang. Reaksi ini dipangkin oleh subunit malonil-ACP-transferase kompleks sintetik asid lemak, yang kemudian menghasilkan malonil-ACP.

Semasa proses ini, kumpulan malonik dikaitkan dengan ACP dan β-cotoacil-ACP-sita melalui pautan ester dan satu lagi sulphidl.

Langkah 3: Pemeluwapan

Enzim β-Zoacil-ACP-Suntase memangkinkan pemindahan kumpulan asetil yang menyertai beliau dalam laluan "barli" ke arah karbon 2 kumpulan Malonilo yang, dalam langkah sebelumnya, dipindahkan ke ACP.

Semasa tindak balas ini molekul CO2 dilepaskan yang berasal dari malonl, yang sepadan dengan CO2 yang disumbangkan oleh bikarbonat dalam reaksi karboksilasi karboksilase acetyl-CoA. Kemudian, acetoacethyl-acp berlaku.

Langkah 4: Pengurangan

Subunit β-zoacil-acp-reductase memangkinkan pengurangan aceoacetyl-acp yang bergantung kepada NADPH.

Langkah 5: Dehidrasi

Langkah ini membentuk trans-α, β-acyl-acp atau Δ2-insaturado-acil-acp (crratonil-acp), produk dehidrasi D-β-hydroxybutiril-ACP dengan tindakan subunit-acp yang marah-ACP -Hydratasa.

Kemudian, cratonil-ACP dikurangkan menjadi butiril-ACP oleh tindak balas yang bergantung kepada NADPH yang dipangkin oleh subunit marah-Ac-reductase. Dengan tindak balas ini, pertama tujuh kitaran yang diperlukan untuk menghasilkan palmitail-ACP, yang merupakan pendahulu hampir semua asid lemak selesai.

Bagaimana tindak balas pemeluwapan berikutnya mengikuti?

Kumpulan butirilo dipindahkan dari ACP ke kumpulan TiOL dari sisa sistein di β-cethoacil-acp-sita, sehingga ACP dapat menerima satu lagi kumpulan Malon dari Malonyl-CoA.

Dengan cara ini, tindak balas yang berlaku adalah pemeluwapan malonil-ACP dengan buturil-β-cotoacil-acp-sinta, yang menimbulkan β-zotohexanoil-acp + CO2.

Palmitail-ACP yang timbul dari langkah-langkah berikutnya (selepas penambahan 5 unit Malonic) boleh dibebaskan sebagai asid palmitik bebas terima kasih kepada aktiviti enzim thioesterase, ia boleh dipindahkan ke COA atau dimasukkan ke dalam asid fosfatid untuk Laluan sintesis fosfolipid dan triacylglycerides.

Struktur Asid Palitik (Sumber: Andel, melalui Wikimedia Commons)

Sintesis asid lemak kebanyakan organisma berhenti dalam sintesis palmitail-ACP, memandangkan tapak pemangkin subunit β-cethoacyl-acp-synthase mempunyai konfigurasi di mana hanya asid lemak panjang dapat ditampung.

Bagaimana asid lemak bilangan ganjil atom karbon?

Ini agak biasa dalam organisma laut dan juga disintesis oleh synthase asid lemak kompleks. Walau bagaimanapun, tindak balas "barli" berlaku dengan molekul yang lebih panjang, propionil-ACP, tiga atom karbon.

Di mana dan bagaimana asid lemak rantai yang lebih panjang?

Asid palmitik, seperti yang dikomentari, berfungsi sebagai pendahulu untuk banyak asid lemak tepu dan tak tepu dari rantai yang lebih panjang. Proses "pemanjangan" asid lemak berlaku dalam mitokondria, manakala pengenalan ketidakpatuhan berlaku pada dasarnya dalam retikulum endoplasma.

Banyak organisma menjadikan asid lemak tepu mereka menjadi tak tepu sebagai penyesuaian kepada suhu alam sekitar yang rendah, kerana ini membolehkan mereka mengekalkan titik gabungan lipid di bawah suhu ambien.

Sifat asid lemak

Banyak sifat asid lemak bergantung pada panjang rantai mereka dan kehadiran dan bilangan tidak tepu:

Boleh melayani anda: Teori sintesis abiotik: Ciri -ciri utama

- Asid lemak tak tepu mempunyai titik lebur yang lebih rendah daripada asid lemak tepu dengan panjang yang sama.

- Panjang asid lemak (bilangan atom karbon) berkadar songsang dengan ketidakstabilan atau fleksibiliti molekul, iaitu, molekul paling pendek ".

Secara umum, bahan lemak cecair terdiri daripada asid lemak dengan rantai pendek dan dengan kehadiran tidak tepu.

Tumbuh -tumbuhan mempunyai banyak asid lemak tak tepu, serta haiwan yang hidup pada suhu yang sangat rendah, kerana ini, kerana komponen lipid yang terdapat dalam membran sel, memberi mereka ketidakstabilan yang lebih besar dalam keadaan ini.

Dalam keadaan fisiologi, kehadiran ikatan berganda dalam rantaian hidrokarbon berlemak.

Kehadiran ikatan berganda dalam asid lemak yang dikaitkan dengan molekul lipid mempunyai kesan langsung pada tahap "pembungkusan" yang mereka ada dalam membran yang mereka milik dan dengannya mereka juga mempunyai kesan pada protein membran.

Contoh pembentukan myla asid lemak dengan kumpulan karboksilik yang terdedah kepada persekitaran berair (sumber: benutzer: Anderl [cc by-sa 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

Kelarutan asid lemak berkurangan apabila panjang rantai meningkat, jadi ia berkadar songsang. Dalam campuran akueus dan lipid, asid lemak dikaitkan dengan struktur yang dikenali sebagai micelles.

Micella adalah struktur di mana rantai alifatik asid lemak "tertutup", dengan itu "mengusir" semua molekul air dan di permukaannya terdapat kumpulan karboks.

Nomenclature

Tatanama asid lemak boleh agak rumit, terutamanya jika seseorang merujuk kepada nama umum yang mereka terima, yang sering berkaitan dengan beberapa harta fizikokimia, dengan tempat di mana mereka berada atau ciri -ciri lain.

Ramai penulis menganggap bahawa sebagai terima kasih kepada kumpulan karboksil terminal molekul ini diionkan ke pH fisiologi, seseorang harus merujuknya sebagai "karboksilat" menggunakan penamatan "Ato ".

Menurut sistem IUPAC, penghitungan atom karbon berlemak. Metil terminal rantai mengandungi atom karbon Ω.

Secara umum, dalam tatanama sistematik mereka diberi nama "ibu bapa" hidrokarbon (hidrokarbon dengan bilangan atom karbon yang sama) dan penamatannya diganti "Sama ada"Oleh "Oico", Sekiranya ia adalah asid lemak tak tepu, penamatannya ditambah "Kabut".

Pertimbangkan, sebagai contoh, kes asid lemak 18 atom karbon (C18):

- Oleh kerana hidrokarbon dengan jumlah atom karbon yang sama dikenali sebagai octadecano, asid tepu dipanggil "Asid octadecanoic"Wahai"Octadecanoato"Dan nama biasa adalah asid stearic.

- Jika anda mempunyai ikatan berganda antara beberapa pasangan atom karbon dalam strukturnya, ia dikenali sebagai "Asid octadecenoic"

- Sekiranya anda mempunyai dua double c res c - c, maka ia dipanggil "Asid octadecadienoic" Dan jika anda mempunyai tiga "Asid octadecatrienoic".

Sekiranya anda ingin meringkaskan tatanama, maka gunakan 18: 0 untuk 18 -karbon lemak asid dan tiada ikatan berganda (tepu) dan, bergantung pada tahap ketidakpatuhan, maka bukan sifar ditulis 18: 1 untuk molekul dengan molekul dengan molekul dengan ketidakpastian, 18: 2 untuk satu dengan dua ketidakpastian dan sebagainya.

Sekiranya anda ingin menentukan di antara atom karbon yang mana ikatan berganda dalam asid lemak tak tepu, simbol Δ digunakan dengan tinjauan berangka yang menunjukkan tempat ketidakpatuhan dan awalan "Cis"Sama ada "trans", bergantung pada konfigurasi ini.

Rujukan

1. Badui, s. (2006). Kimia Makanan. (Dan. Quintanar, ed.) (Ed ke -4.). Mexico d.F.: Pendidikan Pearson.
2. Garrett, r., & Grisham, c. (2010). Biokimia (Edisi ke -4.). Boston, Amerika Syarikat: Brooks/Cole. Pembelajaran Cengage.
3. Mathews, c., Van holde, k., & Ahern, k. (2000). Biokimia (Edisi ke -3.). San Francisco, California: Pearson.
4. Murray, r., Bender, d., Botham, k., Kennelly, ms., Rodwell, v., & Weil, p. (2009). Biokimia Illustrated Harper (Edisi ke -28.). McGraw-Hill Medical.
5. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (Edisi ke -5.).
6. Rawn, j. D. (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
7. Tvrzicka, e., Kremmyda, l., Stankova, b., & Zak, ke. (2011). Asid lemak sebagai biokompounds: peranan mereka dalam metabolisme manusia, kesihatan dan penyakit- semakan. Bahagian 1: Klasifikasi, sumber pemakanan dan fungsi biologi. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub, 155(2), 117-130.