التفاعل الكيميائي الحيوي للأحماض الدهنية

الأحماض الدهنية غير قابلة للذوبان في الماء. بعد الارتباط بالألبومين في الدم (10:1)، يتم نقلها إلى الأنسجة والخلايا المختلفة في جميع أنحاء الجسم وتتأكسد وتتحلل في الميتوكوندريا في الخلايا، مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الطاقة. الكبد والعضلات هي الأكثر نشاطا. في عام 1904، استخدم نوب حلقات البنزين كعلامات لتتبع تحول الأحماض الدهنية في الحيوانات ووجد أنه عندما تتحلل مشتقات الأحماض الدهنية الكربونية ذات الأرقام الفردية، يتم اكتشاف حمض الهيبوريك في البول، وإذا كانت كربونات ذات أرقام زوجية، يتم اكتشاف فينيل أسيتيل. تم الكشف عن حمض اليوريك في البول. من المفترض أن تحلل سلاسل أسيل الأحماض الدهنية يحدث عند ذرة الكربون، أي أنه يتم قطع وحدة ثنائية الكربون من سلسلة الأحماض الدهنية في كل مرة. أثبتت التجارب اللاحقة أن نظرية الأكسدة صحيحة، وأن وحدة الكربون المقطوعة هي أسيتيل CoA. يجب تنشيط الأحماض الدهنية قبل دخول الميتوكوندريا.
1) تفعيل الأحماض الدهنية.
2) يدخل الأسيل الدهني CoA إلى الميتوكوندريا
3) - أكسدة الأسيل الدهني CoA؛
تتضمن أكسدة أسيل CoA الدهني إلى أسيتيل CoA أربعة تفاعلات: إزالة الهيدروجين، وإضافة الماء، وإعادة نزع الهيدروجين، والكبريت. في كل مرة، يتم إنتاج جزيء واحد من أسيتيل CoA وأسيل CoA الدهني بنسبة 2 درجة مئوية أقل من الجزيء الأصلي. يتم تنفيذ الجولة التالية من الأكسدة، وتتكرر الدورة.
4) حساب طاقة أكسدة الأحماض الدهنية
يمكن لجزيء واحد من حمض البالمتيك (C16) أن ينتج 8 أسيتيل CoA و7 NADH و7 FADH2 بعد الأكسدة 7 -. يدخل كل أسيتيل CoA في دورة TCA لإنتاج 3 NADH و1 FADH و1 GTP، ويطلق جزيئين من ثاني أكسيد الكربون.
عندما يتم استخدام الدهون كطاقة، يمكن للجسم أيضًا الحصول على كمية كبيرة من الماء. سنام الجمل هو "مستودع" لتخزين الدهون، والتي يمكن أن توفر الطاقة والمياه اللازمة.
مسارات أخرى لأكسدة الأحماض الدهنية
(1) أكسدة الأحماض الدهنية الكربونية ذات الأرقام الفردية. يحتوي جسم الإنسان على كميات ضئيلة من الأحماض الدهنية الكربونية ذات الأرقام الفردية، وتحتوي العديد من النباتات والكائنات البحرية والخميرة البترولية على كمية معينة من الأحماض الدهنية الكربونية ذات الأرقام الفردية. بالإضافة إلى إنتاج أسيتيل CoA، فإن أكسدته تنتج أيضًا جزيءًا واحدًا من بروبيونيل CoA، والذي يتحول إلى succinyl CoA تحت تأثير -carboxylase وisomerase، ويتأكسد بالكامل من خلال مسار TCA.
(2) أكسدة الأحماض الدهنية غير المشبعة. ما يقرب من نصف الأحماض الدهنية في الجسم هي أحماض دهنية غير مشبعة، حيث تكون الروابط المزدوجة كلها في تكوين رابطة الدول المستقلة. ولا يمكن تحفيزها بواسطة هيدراتاز enoyl-CoA، الذي يحفز إضافة الماء إلى الروابط المزدوجة العابرة. ولذلك، فإن مشاركة الأيزوميراز والاختزال مطلوبة لتمكين أكسدة الأحماض الدهنية العامة غير المشبعة. على سبيل المثال، حمض الأوليك هو حمض الأوكتاديسينويك (cis-△9)، ويتم تنشيط حمض الأوليك الموجود في السيتوبلازم أيضًا لتوليد أوليويل CoA، والذي يتم نقله بعد ذلك لتوليد أوليويل CoA في مصفوفة الميتوكوندريا، ثم يخضع لثلاث جولات من - الأكسدة لتوليد 3 جزيئات من أسيتيل CoA و cis-△3-dodecenoyl CoA. يتم تحويل الأخير إلى trans-△2-dodecenoyl CoA بواسطة الأيزوميراز، ويتم إنشاء L- -hydroxyacyl CoA بواسطة هيدراتاز إنويل CoA، ثم يخضع لخمس جولات من الأكسدة لتوليد 6 جزيئات من أسيتيل CoA، إجمالي 9 جزيئات من الأسيتيل CoA.
تتطلب أكسدة الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة أيضًا مشاركة إنزيم اختزال خاص.
أجسام الكيتون
الأجسام الكيتونية هي مواد وسيطة خاصة تنتج عن التحلل الطبيعي للأحماض الدهنية في الكبد، بما في ذلك حمض الأسيتو أسيتيك (يمثل حوالي 30%)، وحمض الهيدروكسي بيوتيريك (حمض الهيدروكسي بيوتيريك)، وحمض الأسيتو أسيتيك (يمثل حوالي 30%). يمثل الكيتون حوالي 70٪ من إجمالي وزن الجسم) وكمية صغيرة جدًا من الأسيتون. يكون مستوى الأجسام الكيتونية في دم الأشخاص الطبيعيين منخفضاً جداً، وهي ظاهرة طبيعية أن يستخدم جسم الإنسان أكسدة الدهون للحصول على الطاقة. ومع ذلك، في بعض الحالات الفسيولوجية (الجوع والصيام) أو الحالات المرضية (مثل مرض السكري)، يكون مصدر السكر أو إمدادات الطاقة المؤكسدة ضعيفًا، ويتم تعزيز تعبئة الدهون، وتصبح الأحماض الدهنية مصدر الطاقة الرئيسي لجسم الإنسان. إذا تجاوزت كمية الأجسام الكيتونية المصنعة في الكبد قدرة الأنسجة خارج الكبد على استخدام الأجسام الكيتونية، فسيتم فقدان التوازن بين الاثنين، وسيكون تركيز الدم مرتفعًا جدًا، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة الكيتون في الدم والبيلة الكيتونية. يعتبر حمض الأسيتو أسيتيك وحمض الهيدروكسي بيوتيريك من المواد الحمضية، لذا فإن تراكم كميات كبيرة من أجسام الكيتون في الجسم يمكن أن يسبب الحماض أيضًا.