Mastné kyseliny

Biosyntéza monokarboxylových nasycených mastných kyselin s přímým řetězcemEdit

Nasycené mastné kyseliny s krátkým řetězcemEdit

Mastné kyseliny s krátkým řetězcem (C4-C11) lze biosyntetizovat třemi alternativními cestami:

(a) Homologací α-ketokyselin z kyseliny pyrohroznové s následnou oxidativní dekarboxylací. b) oxidativním štěpením Δ9-kyselin, např. kyselina nonanová z oxidativního štěpení kyseliny olejové. c) syntetázami mastných kyselin s krátkým řetězcem. Např. kyselina hexanová, kterou mnohé houby používají k biosyntéze aflatoxinů, pochází z hexanoyl-CoA syntázy.

Nasycené mastné kyseliny se středně dlouhým řetězcemEdit

Mastné kyseliny se středně dlouhým řetězcem (C12-C14) mohou být biosyntetizovány dvěma alternativními cestami:

a) β-oxidací standardních mastných kyselin částečnou oxidací. b) Syntázami mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem.

Mastné kyseliny s lichým řetězcemEdit

Mastné kyseliny s lichým řetězcem (C13-C33) lze biosyntetizovat třemi alternativními cestami:

a) Částečnou β-oxidací lichých mastných kyselin s delším řetězcem. b) Syntázami mastných kyselin s lichým řetězcem, kde se jako iniciátor používá propionyl-CoA místo acetyl-CoA. c) α-oxidací.

Palmitové kyselinyEdit

Standardní syntetázy mastných kyselin (FAS) jsou syntetázy pro kyselinu palmitovou. Prvním krokem biosyntézy mastných kyselin je syntéza kyseliny palmitové, 16uhlíkaté nasycené mastné kyseliny; ostatní mastné kyseliny se získávají modifikací kyseliny palmitové. Lidské tělo dokáže syntetizovat téměř všechny mastné kyseliny, které potřebuje, z kyseliny palmitové kombinací několika oxidačních a elongačních mechanismů.

Kyselina palmitová je syntetizována postupně v cytosolu buňky působením multienzymové polypeptidové syntázy mastných kyselin, a to přidáním dvouuhlíkatých jednotek poskytnutých acetylkoenzymem A; celý proces spotřebuje 7 ATP a 14 NADPH; celková reakce probíhá takto:

8 Acetyl-CoA + 14 (NADPH + H+) + 7 ATP → kyselina palmitová (C16) + 8 CoA + 14 NADP+ + 7 (ADP + Pi) + 6 H2O

Hlavním zdrojem acetyl-CoA je citrát (viz Krebsův cyklus), který je transportován z mitochondriální matrix do cytosolu specifickým transportérem ve vnitřní membráně mitochondrie; Po vstupu do cytosolu se citrát štěpí na oxaloacetát a acetyl-CoA, přičemž se spotřebuje 1 ATP. Redukční sílu ve formě NADPH dodává pentózofosfátová dráha.

Ve skutečnosti jsou postupně přidávané dvouuhlíkaté jednotky zajišťovány malonyl-CoA, který je zase syntetizován enzymem acetyl-CoA karboxylázou, která přidává karboxylovou skupinu k acetyl-CoA.

Mastné kyseliny s dlouhým řetězcemEdit

Tvoří se působením elongáz, kdy se délka řetězce kyseliny palmitové zvyšuje kondenzací molekul malonyl-CoA (elongace). Tímto procesem, který probíhá v endoplazmatickém retikulu a mitochondriích, se k řetězci C16 kyseliny palmitové přidávají dvouuhlíkaté jednotky, čímž vznikají mastné kyseliny až do C24.

Nenasycené mastné kyselinyEdit

Mononenasycené mastné kyselinyEdit

Desaturací, která probíhá v endoplazmatickém retikulu, se do uhlovodíkového řetězce nasycených mastných kyselin zavádějí cis-dvojné vazby; proces je složitý a podílí se na něm NADPH, cytochrom b5 a různé enzymy (např. desaturázy). K první desaturaci dochází v poloze 9 za vzniku cis-izomeru. 9-desaturázy jsou v živých organismech univerzální, zejména ta, která produkuje kyselinu olejovou. Mastné kyseliny s α,β-nenasyceností na α,β-karboxylu vznikají částečnou β-oxidací.

Acetylenové mastné kyselinyEdit

Ty jsou produkovány speciálními desaturázami zvanými acetylenázy za vzniku alkynů. Příkladem tohoto typu kyseliny je kyselina tarrová.

Polynenasycené mastné kyselinyEdit

Polynenasycené mastné kyseliny jsou biosyntetizovány pouze některými organismy (např. mnoho živočichů polynenasycené mastné kyseliny biosyntetizovat neumí a musí být konzumovány). Kyselina olejová může být nenasycena jednou, dvakrát nebo třikrát a tyto polynenasycené deriváty mohou být dále prodlouženy. Například kyselina eikosapentaenová není biosyntetizována polynenasycením kyseliny arachidové, ale polynenasycením kyseliny olejové s následnou elongací a dvěma následnými nenasyceními.

Redukční derivátyEdit

Redukcí karboxylové skupiny nebo dekarbonylací lze získat:

– Mastné alkoholy a aldehydy

Oxidační derivátyEdit

(a) Katabolismus β-oxidací

Jednou z hlavních funkcí mastných kyselin je dodávat buňce energii; z triglyceridových depozit lipázy uvolňují mastné kyseliny, které se v mitochondriální matrix rozštěpí na dvouuhlíkaté jednotky ve formě acetyl-CoA, což je proces známý jako β-oxidace; acetyl-CoA vstupuje do Krebsova cyklu a NADH a FADH2 do dýchacího řetězce.

b) Produkty hydroxylace a peroxylace

Ty vznikají působením 5-lipoxygenáz a hydroxyláz, např. leukotrieny, hepoxyliny, neuroprotektiny, acetylenové alkoholy a resolviny.

(c) Epoxidační produkty

vzniklé působením monooxygenáz na nenasycené látky, jako je kyselina vernolová.

(d) (Alkylfuranyl)acylkarboxylové kyseliny

vzniklé působením lipoxygenáz v nekonjugovaných diallylových systémech. Např. wyeron, mastné kyseliny a urofanové kyseliny.

e) laktony

Mnohé mastné kyseliny jsou hydroxylovány intramolekulární esterifikací, čímž vznikají laktony, jako jsou těkavé laktony a kukujolidy.

f) spiroketaly

Mnohé mastné kyseliny jsou redukovány a tvoří složité struktury spiroketalového typu. Ty často působí jako feromony hmyzu, např. chalkográny.

(g) Produkty oxidačního štěpení

Působením lipoxygenáz může docházet ke štěpení řetězců mastných kyselin za vzniku cyklických uhlovodíků (hormosyren), aldehydů (aldehydy kyseliny listové) nebo dikarboxylových kyselin (kyselina traumatická).

Rozvětvené mastné kyselinyEdit

Rozvětvené mastné kyseliny mohou mít různý biosyntetický původ:

a) Izoalkylové a antisoalkylkarboxylové kyseliny: Jako iniciační jednotky se u nich používají kyselina isomáselná, kyselina 2-methylmáselná a kyselina isovalerová, které pocházejí z katabolismu valinu, isoleucinu a leucinu. b) Metylkarboxylové kyseliny: Vznikají metylací nenasycených kyselin SAMe. Např. kyselina tuberkulostearová. c) Polymethylované kyseliny: vznikají postupnou kondenzací methylmalonyl CoA, získaného z propionyl koenzymu A.

Kondenzační produkty mastných kyselinEdit

a) Alkyltetronany a alkylsukcinové anhydridy: kanadensolid. (b) neadridy, jako je rubratoxin; c) acylony a 2-alkyl-2-acyloctové kyseliny, jako je palmiton a kyselina korynomykolová; d) makroketony, jako je civeton; e) alkyltrikarboxylové kyseliny, jako je kyselina agarová; f) sfingoidy, jako je sfingosin; g) lipstatin.

Annonové acetogeninyEdit

Annonové acetogeniny vznikají tvorbou tetronových kyselin z polydeoxykyselin. Např. uvaricin

ω-cyklické mastné kyselinyEdit

a) ω-cyklopentenylalkylkarboxylové mastné kyseliny, jako je kyselina hydnokarpová. b) ω-cyklohexylkarboxylové mastné kyseliny. c) ω-cykloheptylalkylkarboxylové mastné kyseliny. d) ω-arylalkylkarboxylové mastné kyseliny. (e) Hachijodiny

Endocyklické mastné kyselinyEdit

a) (Alkylcyklopropyl)alkylkarboxylové kyseliny, jako je kyselina malvalová. b) Produkty pericyklických reakcí, jako je kyselina endiandrová. c) Prostanoidy, které vznikají endocyklickou cyklizací působením cyklooxygenáz. – Prostaglandiny. – jasmonoidy. – Eclonialactones. – Tromboxany.

Estery mastných kyselinEdit

a) jednoduché estery b) hydroxy estery mastných kyselin c) estery glycerolu

– Acylglyceridy- Fosfatidáty- Plasmalogeny

d) Mastné amidy e) Acylhomoserinlaktony f) Sfingolipidy

– Ceramidy- Gangliosidy- Cerebrosidy- Kapnoidy

g) Kyanolipidy