Vetzuur

Biosynthese van monocarbonische verzadigde vetzuren met rechte ketenEdit

Verzadigde vetzuren met korte ketenEdit

Vetzuren met korte keten (C4-C11) kunnen via drie alternatieve routes worden gebiosynthetiseerd:

a) Door homologatie van α-ketoaciden uit pyrodruivenzuur met daaropvolgende oxidatieve decarboxylering. b) Door oxidatieve splitsing van Δ9-zuren, b.v. nonaanzuur door oxidatieve splitsing van oliezuur. c) Door vetzuursynthasen met korte keten. Zo is hexaanzuur, dat door veel schimmels wordt gebruikt voor de biosynthese van aflatoxinen, afkomstig van een hexanoyl-CoA-synthase.

verzadigde vetzuren met middellange ketenEdit

Vetzuren met middellange keten (C12-C14) kunnen langs twee alternatieve wegen worden gebiosynthetiseerd:

a) Door β-oxidatie van standaard vetzuurpartiële oxidatie. b) Door middellange-keten vetzuursynthasen.

Oneven-keten vetzurenEdit

Even-keten vetzuren (C13-C33) kunnen langs drie alternatieve wegen worden gebiosynthetiseerd:

a) Door gedeeltelijke β-oxidatie van oneven vetzuren met langere ketens. b) Door oneven-keten vetzuursynthasen, waarbij propionyl-CoA wordt gebruikt in plaats van acetyl-CoA als initiator. c) Door α-oxidatie.

PalmitinezurenEdit

De standaard vetzuursynthasen (FAS) zijn die voor palmitinezuur. De eerste stap in de biosynthese van vetzuren is de synthese van palmitinezuur, een 16-koolstof verzadigd vetzuur; de andere vetzuren worden verkregen door modificaties van palmitinezuur. Het menselijk lichaam kan bijna alle vetzuren die het nodig heeft uit palmitinezuur synthetiseren door een combinatie van verschillende oxidatie- en elongatiemechanismen.

Palmitinezuur wordt sequentieel gesynthetiseerd in het cytosol van de cel door de werking van het multi-enzymatische polypeptide vetzuursynthase, door toevoeging van tweekoolstofeenheden geleverd door acetylco-enzym A; het gehele proces verbruikt 7 ATP en 14 NADPH; de totale reactie verloopt als volgt:

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

De belangrijkste bron van acetyl-CoA komt van citraat (zie Krebs-cyclus) dat van de mitochondriale matrix naar het cytosol wordt getransporteerd door een specifieke transporteur in het mitochondriale binnenmembraan; Eenmaal in het cytosol wordt citraat gesplitst in oxaloacetaat en acetyl-CoA, een reactie die 1 ATP verbruikt. Reducerende kracht, in de vorm van NADPH, wordt geleverd door de pentosefosfaatroute.

In werkelijkheid worden de opeenvolgende toegevoegde tweekoolstofeenheden geleverd door malonyl-CoA, dat op zijn beurt wordt gesynthetiseerd door het enzym acetyl-CoA carboxylase, dat een carboxylgroep toevoegt aan acetyl-CoA.

LangeketenvetzurenEdit

Zij worden gevormd door de werking van elongasen, waarbij de ketenlengte van palmitinezuur wordt vergroot door condensatie van malonyl-CoA-moleculen (elongatie). Bij dit proces, dat plaatsvindt in het endoplasmatisch reticulum en de mitochondriën, worden aan de C16-keten van palmitinezuur twee koolstofeenheden toegevoegd, waardoor vetzuren tot C24 ontstaan.

Onverzadigde vetzurenEdit

Onverzadigde vetzurenEdit

Door desaturatie, die plaatsvindt in het endoplasmatisch reticulum, worden cis-dubbele bindingen ingebracht in de koolwaterstofketen van verzadigde vetzuren; het proces is complex en omvat NADPH, cytochroom b5 en diverse enzymen (zoals desaturasen). De eerste desaturatie vindt plaats op de 9-positie om de cis-isomeer te vormen. 9-desaturases zijn universeel in levende organismen, vooral degene die oliezuur produceert. Vetzuren met α,β-onverzadiging op α,β-carboxyl worden geproduceerd door gedeeltelijke β-oxidatie.

Acetylenische vetzurenEdit

Zij worden geproduceerd door speciale desaturases, acetylenases genaamd, om alkynen te produceren. Een voorbeeld van dit type zuur is taririnezuur.

Poly-onverzadigde vetzurenEdit

Poly-onverzadigde vetzuren worden alleen door sommige organismen gebiosynthetiseerd (veel dieren biosynthetiseren bijvoorbeeld geen poly-onverzadigde vetzuren en moeten worden geconsumeerd.). Oliezuur kan één, twee of drie keer onverzadigd zijn en deze poly-onverzadigingsderivaten kunnen verder worden uitgerekt. Zo wordt eicosapentaeenzuur niet door poly-onverzadiging van arachidinezuur gebiosynthetiseerd, maar door poly-onverzadiging van oliezuur, gevolgd door elongatie en twee daaropvolgende onverzadigingen.

ReductiederivatenEdit

Door reductie van de carboxylgroep of door decarbonylering kunnen worden geproduceerd:

– Vette alcoholen en aldehyden

OxidatiederivatenEdit

a) Katabolisme door β-oxidatie

Een van de belangrijkste functies van vetzuren is het leveren van energie aan de cel; uit triglyceride-afzettingen komen vetzuren vrij die in de mitochondriale matrix worden gesplitst in tweekoolstofeenheden in de vorm van acetyl-CoA, een proces dat bekend staat als β-oxidatie; acetyl-CoA komt in de Krebs-cyclus terecht en NADH en FADH2 komen in de ademhalingsketen terecht.

b) Producten van hydroxylering en peroxylering

Deze worden gevormd door de werking van 5-lipoxygenasen en hydroxylasen, b.v. leukotriënen, hepoxylinen, neuroprotectinen, acetyleengalcoholen en resolvinen.

(c) Epoxidatieproducten

Gevormd door de werking van monooxygenasen op insaturaties, zoals vernolzuur.

(d) (Alkylfuranyl)acylcarboxylzuren

Gevormd door de werking van lipoxygenasen in niet-geconjugeerde dialylsystemen. Bv. wyerone, vetzuren en urophanic zuren.

(e) Lactonen

Veel vetzuren worden gehydroxyleerd met intramoleculaire verestering, waardoor lactonen worden gevormd, zoals de vluchtige lactonen en de cucujoliden.

(f) Spirocetalen

Veel vetzuren worden gereduceerd en vormen ingewikkelde spirocetaal-achtige structuren. Deze fungeren vaak als feromonen voor insecten, b.v. chalcogranes.

g) Oxidatieve splitsingsproducten

De werking van lipoxygenasen kan splitsingen in vetzuurketens veroorzaken om cyclische koolwaterstoffen (hormosyreen), aldehyden (foliumaldehyden) of dicarbonzuren (traumatisch zuur) te vormen.

Gespleten vetzurenEdit

Gespleten vetzuren kunnen verschillende biosynthetische oorsprongen hebben:

a) Isoalkyl- en anteisoalkylcarboxylzuren: Deze gebruiken isoboterzuur, 2-methylboterzuur en isovaleriaanzuur, afkomstig uit het katabolisme van respectievelijk valine, isoleucine en leucine, als initiatie-eenheden. b) Methylcarboxylzuren: deze worden gevormd door SAMe-methylering van onverzadigde zuren. Bijv. tuberculostearinezuur. c) Polygemethyleerde zuren: gevormd door opeenvolgende condensaties van methylmalonyl-CoA, verkregen uit propionyl-Cozyme A.

Condensatieproducten van vetzurenEdit

a) Alkyltetronaten en alkylbarnsteenzuuranhydriden: Canadensolid. (b) niet-adriden, zoals rubratoxine; c) acylonen en 2-alkyl-2-acylazijnzuren, zoals palmiton en corynomycolzuur; d) macroketonen, zoals civeton; e) alkyltricarboxylzuren, zoals agarinezuur; f) sfingoïden, zoals sfingosine; g) lipstatine.

Acetogeninen van annonaceaeEdit

Annonaceeën-acetogeninen zijn afgeleid van de vorming van tetronische zuren uit polydeoxyzuren. Bv. uvaricin

ω-cyclische vetzurenEdit

a) ω-cyclopentenylalkylcarboxylvetzuren, zoals hydnocarpinezuur. b) ω-cyclocyclohexylalkylcarboxylvetzuren. c) ω-cycloheptylalkylcarboxylvetzuren. d) ω-arylalkylalkylcarboxylvetzuren. (e) Hachijodinen

Endocyclische vetzurenEdit

a) (Alkylcyclopropyl)alkylcarboxylzuren, zoals malvalinezuur. b) Producten van pericyclische reacties, zoals endiandrinezuur. c) Prostanoïden, gevormd door endocyclische cyclisatie onder invloed van cyclo-oxygenasen. – Prostaglandinen. – jasmonoids. – Eclonialactonen. – Thromboxanen.

Vetzure estersEdit

a) enkelvoudige esters b) hydroxyvetzuuresters c) glycerolesters

– Acylglyceriden- Fosfatidaten- Plasmalogenen

d) Vetzure amiden e) Acylhomoserinlactonen f) Sphingolipiden

– Ceramiden- Gangliosiden- Cerebrosiden- Capnoïden

g) Cyanolipiden