Kwas tłuszczowy

Biosynteza monokarboksylowych prostych łańcuchowych nasyconych kwasów tłuszczowychEdit

Krótkołańcuchowe nasycone kwasy tłuszczoweEdit

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (C4-C11) mogą być biosyntetyzowane trzema alternatywnymi drogami:

(a) Przez homologię α-ketokwasów z kwasu pirogronowego z późniejszą dekarboksylacją oksydacyjną. b) Przez oksydacyjne rozszczepienie kwasów Δ9-, np. kwas nonanowy z oksydacyjnego rozszczepienia kwasu oleinowego. c) Przez syntazy krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Np. kwas heksanowy wykorzystywany przez wiele grzybów do biosyntezy aflatoksyn pochodzi z syntazy heksanoilo-CoA.

Średniołańcuchowe nasycone kwasy tłuszczoweEdit

Średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe (C12-C14) mogą być biosyntetyzowane dwiema alternatywnymi drogami:

a) Przez β-oksydację standardowych kwasów tłuszczowych częściowego utleniania. b) Przez syntazy średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych.

Nieparzyste kwasy tłuszczoweEdit

Nieparzyste kwasy tłuszczowe (C13-C33) mogą być biosyntetyzowane trzema alternatywnymi drogami:

a) Przez częściowe β-utlenianie dłuższych nieparzystych kwasów tłuszczowych. b) Przez syntazy nieparzystych kwasów tłuszczowych, gdzie propionylo-CoA jest używany zamiast acetylo-CoA jako inicjator. c) Przez α-utlenianie.

Kwasy palmitynoweEdit

Standardowe syntazy kwasów tłuszczowych (FAS) są te dla kwasu palmitynowego. Pierwszym etapem biosyntezy kwasów tłuszczowych jest synteza kwasu palmitynowego, 16-węglowego nasyconego kwasu tłuszczowego; pozostałe kwasy tłuszczowe powstają w wyniku modyfikacji kwasu palmitynowego. Organizm ludzki może syntetyzować prawie wszystkie potrzebne mu kwasy tłuszczowe z kwasu palmitynowego poprzez połączenie kilku mechanizmów utleniania i wydłużania.

Kwas palmitynowy jest syntetyzowany sekwencyjnie w cytozolu komórki przez działanie wieloenzymowej polipeptydowej syntazy kwasów tłuszczowych, przez dodanie jednostek dwuwęglowych dostarczanych przez acetylo-koenzym A; cały proces zużywa 7 ATP i 14 NADPH; ogólna reakcja przebiega następująco:

8 Acetylo-CoA + 14 (NADPH + H+) + 7 ATP → kwas palmitynowy (C16) + 8 CoA + 14 NADP+ + 7 (ADP + Pi) + 6 H2O

Główne źródło acetylo-CoA pochodzi z cytrynianu (patrz cykl Krebsa), który jest transportowany z macierzy mitochondrialnej do cytozolu przez specyficzny transporter w wewnętrznej błonie mitochondrialnej; Po dostaniu się do cytozolu cytrynian jest rozkładany do oksalooctanu i acetylo-CoA, w reakcji, która pochłania 1 ATP. Siła redukująca, w postaci NADPH, jest dostarczana przez szlak fosforanu pentozy.

W rzeczywistości kolejno dodawane jednostki dwuwęglowe są dostarczane przez malonylo-CoA, który z kolei jest syntetyzowany przez enzym karboksylazę acetylo-CoA, który dodaje grupę karboksylową do acetylo-CoA.

Długołańcuchowe kwasy tłuszczoweEdit

Powstają one w wyniku działania elongaz, gdzie długość łańcucha kwasu palmitynowego zwiększa się poprzez kondensację cząsteczek malonylo-CoA (elongacja). W procesie tym, zachodzącym w retikulum endoplazmatycznym i mitochondriach, do łańcucha C16 kwasu palmitynowego dodawane są jednostki dwuwęglowe, dając kwasy tłuszczowe do C24.

Nienasycone kwasy tłuszczoweEdit

Monononienasycone kwasy tłuszczoweEdit

Przez desaturację, która zachodzi w retikulum endoplazmatycznym, wiązania cis-dwukrotne są wprowadzane do łańcucha węglowodorowego nasyconych kwasów tłuszczowych; proces jest złożony i obejmuje NADPH, cytochrom b5 i różne enzymy (takie jak desaturazy). Pierwsza desaturacja zachodzi w pozycji 9, tworząc izomer cis. 9-desaturaza jest powszechna w organizmach żywych, szczególnie ta, która produkuje kwas oleinowy. Kwasy tłuszczowe z α,β-nienasyceniem przy α,β-karboksylu powstają w wyniku częściowego β-utleniania.

Acetylenowe kwasy tłuszczoweEdit

Wytwarzane są przez specjalne desaturazy zwane acetylenazami, w celu wytworzenia alkinów. Przykładem tego typu kwasu jest kwas tarirowy.

Wielonienasycone kwasy tłuszczoweEdit

Nienasycone kwasy tłuszczowe są biosyntetyzowane tylko przez niektóre organizmy (np. wiele zwierząt nie biosyntetyzuje wielonienasyconych kwasów tłuszczowych i muszą być spożywane). Kwas oleinowy może być nienasycony raz, dwa lub trzy razy, a te pochodne wielonienasycenia mogą być dalej wydłużane. Na przykład, kwas eikozapentaenowy nie jest biosyntetyzowany przez wielonasycenie kwasu arachidowego, ale przez wielonasycenie kwasu oleinowego, po którym następuje wydłużenie i dwa kolejne nienasycenia.

Pochodne redukcyjneEdit

Poprzez redukcję grupy karboksylowej lub przez dekarbonylację mogą powstawać:

– Alkohole tłuszczowe i aldehydy

Pochodne utleniająceEdit

(a) Katabolizm przez β-oksydację

Jedną z głównych funkcji kwasów tłuszczowych jest dostarczanie energii do komórki; ze złogów trójglicerydów lipazy uwalniają kwasy tłuszczowe, które w macierzy mitochondrialnej zostaną rozszczepione na jednostki dwuwęglowe w postaci acetylo-CoA, proces znany jako β-oksydacja; acetylo-CoA wchodzi do cyklu Krebsa, a NADH i FADH2 wchodzą do łańcucha oddechowego.

(b) Produkty hydroksylacji i peroksylacji

Tworzą się one w wyniku działania 5-lipoksygenaz i hydroksylaz, np. leukotrieny, hepoksyliny, neuroprotektyny, alkohole acetylenowe i rezolwiny.

(c) Produkty epoksydacji

Powstałe w wyniku działania monooksygenaz na nienasycone kwasy, takie jak kwas wercynolowy.

(d) Kwasy acylokarboksylowe (alkilofuranylo)

Powstałe w wyniku działania lipooksygenaz w niesprzężonych układach dialilowych. Np. wyeron, kwasy tłuszczowe i kwasy urofanowe. Wiele kwasów tłuszczowych ulega hydroksylacji z wewnątrzcząsteczkową estryfikacją, tworząc w ten sposób laktony, takie jak laktony lotne i kukujolidy.

(f) Spirocetale

Wiele kwasów tłuszczowych ulega redukcji i tworzy zawiłe struktury typu spirocetalowego. Często działają one jako feromony owadzie, np. chalcograny.

(g) Produkty rozszczepienia oksydacyjnego

Działanie lipooksygenaz może powodować rozszczepienia w łańcuchach kwasów tłuszczowych, tworząc cykliczne węglowodory (hormosyren), aldehydy (aldehydy foliowe) lub kwasy dikarboksylowe (kwas traumatyczny).

Rozgałęzione kwasy tłuszczoweEdit

Rozgałęzione kwasy tłuszczowe mogą mieć różne pochodzenie biosyntetyczne:

(a) Izoalkilowe i anteizoalkilowe kwasy karboksylowe: Wykorzystują one kwas izomasłowy, kwas 2-metylomasłowy i kwas izowalerianowy, pochodzące z katabolizmu odpowiednio waliny, izoleucyny i leucyny, jako jednostki inicjujące. b) Kwasy metylokarboksylowe: Powstają one w wyniku metylacji nienasyconych kwasów przez SAMe. Np. kwas tuberkulostearynowy. c) Kwasy polimetylowane: powstają w wyniku kolejnych kondensacji metylomalonylo-CoA, otrzymywanego z propionylokoenzymu A.

Produkty kondensacji kwasów tłuszczowychEdycja

a) Alkilotetroniany i bezwodniki alkilobursztynowe: Canadensolid. (b) Nieadrydy, takie jak rubratoksyna; c) Acylony i kwasy 2-alkilo-2-octowe, takie jak palmitynon i kwas korynomykolowy; d) Makroketony, takie jak cyweton; e) Kwasy alkilotrikarboksylowe, takie jak kwas agarowy; f) Sfingoidy, takie jak sfingozyna; g) Lipstatyna.

Acetogeniny annonaceousEdit

Acetogeniny annonaceous pochodzą z tworzenia kwasów tetronowych z polidoksykwasów. Np. uvaricin

ω-cykliczne kwasy tłuszczoweEdit

a) ω-cyklopentenylalkilokarboksylowe kwasy tłuszczowe, takie jak kwas hydrokarpowy. b) ω-cyklocykloheksylalkilokarboksylowe kwasy tłuszczowe. c) ω-cykloheptylalkilokarboksylowe kwasy tłuszczowe. d) ω-arylalkilokarboksylowe kwasy tłuszczowe. (e) Hachijodiny

Endocykliczne kwasy tłuszczoweEdycja

(a) Kwasy (alkilocyklopropylo)alkilokarboksylowe, takie jak kwas malwowy. (b) Produkty reakcji perycyklicznych, takie jak kwas endiandryczny. (c) Prostanoidy, powstające w wyniku cyklizacji endocyklicznej pod wpływem cyklooksygenaz. – prostaglandyny – jasmonoidy. – Eklonialaktony. – Tromboksany.

Estry kwasów tłuszczowychEdycja

(a) proste estry (b) estry hydroksykwasów tłuszczowych (c) estry glicerolu

– acyloglicerydy- fosfatydy- Plazmalogeny

d) Amidy tłuszczowe e) Acylohomoserynlaktony f) Sfingolipidy

– Ceramidy- Gangliozydy- Cerebrozydy- Kapnoidy

g) Cyanolipidy