ข้อมูล

เอ็นไซม์สามารถสนับสนุนแม้กระทั่งกรดไขมันที่ถูกล่ามโซ่ได้อย่างไร?

เอ็นไซม์สามารถสนับสนุนแม้กระทั่งกรดไขมันที่ถูกล่ามโซ่ได้อย่างไร?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

หากเราดูตำราเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมของกรดไขมันของมนุษย์ (การสังเคราะห์ FA หรือ β ออกซิเดชัน) โดยทั่วไปแล้วจะแสดงกรดไขมันที่มีความยาวเท่ากัน (C8, C10 เป็นต้น) จากมุมมองทางเคมี ฉันกำลังสงสัยว่าเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องรับรู้ได้อย่างไรว่ากรดไขมันนั้นเป็นคาร์บอนจำนวนเท่ากัน

ใครสามารถชี้ให้ฉันดู (ประวัติศาสตร์) การทดลองที่แสดงให้เห็นว่าวิถีของมนุษย์เหล่านี้ใช้ได้กับกรดไขมันสายโซ่เท่านั้น? หรือพวกมันยังทำปฏิกิริยากับกรดไขมันที่มีความยาวคี่?


การทดลองครั้งแรกซึ่งแสดงให้เห็นว่ากรดไขมันถูกออกซิไดซ์ในหน่วย C2 นั้นดำเนินการโดย Georg Franz Knoop และได้รับการตีพิมพ์ในปี 1904 ในชื่อ "Der Abbau aromatischer Fettsäuren im Tirkörper" กระดาษในการอ้างอิง 1 ระบุว่า:

Georg Franz Knoop ค้นพบกรดไขมัน β-ออกซิเดชัน ในปี ค.ศ. 1904 เขาได้ตีพิมพ์การทดลองคลาสสิกของเขาโดยใช้กรดไขมัน ω-phenyl ที่เป็นสายคี่และแบบคู่ เช่น กรด ω-phenylvaleric และ ω-phenylbutyric acid (Knoop 1904) Knoop ป้อนสารเหล่านี้ให้กับสุนัขและวิเคราะห์ปัสสาวะของพวกมัน ในสุนัขที่ได้รับกรดไขมันสายโซ่แปลก ๆ เขาพบว่ามีกรดฮิปปุริก (คอนจูเกตของกรดเบนโซอิกและไกลซีน) ในขณะที่สุนัขที่ได้รับกรดไขมันสายโซ่แม้จะขับออกมาเป็นกรดฟีนาซีทูริก (คอนจูเกตของกรดฟีนิลอะซิติกและไกลซีน) จากนี้เขาสรุปว่าเมแทบอลิซึมของกรดไขมันเกิดขึ้นจากการกำจัดชิ้นส่วนคาร์บอนสองชิ้นอย่างต่อเนื่อง ห่วงโซ่ไขมันที่เหลือต้องมีกรดคาร์บอกซิลิก เขาตั้งสมมติฐานว่าการเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นบนอะตอมของคาร์บอน β ซึ่งเป็นออกซิเดชันที่เคมีอินทรีย์ไม่ทราบ

หากห่วงโซ่กรดไขมันมีจำนวนอะตอมของคาร์บอนไม่เท่ากัน โพรพิโอนิล-CoA ที่เป็นผลลัพธ์จะถูกดัดแปลงเป็น ซัคซินิล-โคเอ ซึ่งจะถูกใช้โดยกระบวนการต่างๆ

ในระหว่างการสลายของสายโซ่ กลุ่ม Acetyl-CoA จะถูกปล่อยออกมา (เมื่อสิ้นสุดแต่ละขั้นตอน) ซึ่งร่างกายสามารถเผาผลาญต่อไปได้ Acetyl-CoA ถูกป้อนเข้าสู่วงจร Krebs แล้วออกซิไดซ์

ข้อมูลอ้างอิง:

  1. บทนำทั่วไปเกี่ยวกับชีวเคมีของกรดไขมันไมโตคอนเดรีย β-ออกซิเดชัน
  2. การออกซิเดชันของกรดไขมัน

กรดไขมันไม่อิ่มตัวสายยาว

Lipoxygenase/Peroxide Lyase-based Biotransformation

การออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวสายยาวยังสามารถขับเคลื่อนด้วยการรวมกันของ lipoxygenases และ hydroperoxide lyases ในพืช ( Grechkin, 1998 Joo and Oh,2012 ) ตัวอย่างเช่น กรด 12-ออกโซโดเด็ค-9-อีโนอิก (4), 12-ไฮดรอกซีโดเด็ค-9-อีโนอิกแอซิด (5) และกรด 1,12-dodec-9-enedioic (6) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชและป้องกันการบุกรุกของเชื้อโรค สังเคราะห์จากกรด α-linolenic (1) โดย 13-lipoxygenases, hydroperoxide lyases และ alcohol dehydrogenases ตามลำดับ ( Grechkin, 1998 Mukhtarova etal.,2011 ) ( Scheme1 ).

โครงการ 1 . เส้นทางที่ใช้ lipoxygenase ของพืช ซึ่งใช้ในการผลิตกรดไขมันสายกลางจากกรดไขมันไม่อิ่มตัวสายยาว ( Grechkin, 1998 ) ตัวอย่างเช่น 12-ไฮดรอกซีโดเด็ค-9-อีโนอิกแอซิด (5) และ 1,12-dodec-9-enedioic acid (6) สังเคราะห์จากกรด α-linolenic (1) โดย 13-ไลพอกซีเจเนส, ไลเดสไฮโดรเปอร์ออกไซด์และแอลกอฮอล์/อัลดีไฮด์ดีไฮโดรจีเนส

ในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ การแปลงกรดไลโนเลอิกสองขั้นตอนเป็นกรด 9-ออกโซโนโนอิกด้วยเอนไซม์ 9S-lipoxygenase ของ มะเขือม่วง และ 9/13-hydroperoxide lyase ของ Cucumis melo ถูกรายงาน ( Otte etal.,2013 ). (Z)-3-Hexenal และ 12-oxododec-9-enoic acid สามารถผลิตได้จากกรด α-linolenic โดย recombinant Saccharomyces cerevisiae แสดง lipoxygenase ถั่วเหลืองและแตงโม hydroperoxide lyase ( Buchhaupt etal.,2012 ). นอกจากนี้ กระบวนการเรียงซ้อนของเอนไซม์เพื่อเข้าถึงกลิ่น "กรีนโน้ต" ได้สำเร็จ ซึ่งรวม 13-hydroperoxide lyase ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเป็นไลเซทเซลล์ดิบกับคีโตเรดัคเตสเชิงพาณิชย์ ใบไม้สีเขียว (Z)-3-เฮกเซนอลถูกผลิตขึ้นที่ความบริสุทธิ์ไอโซเมอร์ 99% และไทเทอร์สูง (8g/L) ( Brühlmann and Bosijokovic,2016 ).


ประเด็นสำคัญ

  • จุลินทรีย์บางชนิดสามารถใช้กรดอินทรีย์ได้ เช่น กรดไขมัน กรดอะมิโน หรือกรดไม่อิ่มตัวสายตรง (เช่น แลคเตท) เป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียว
  • เมแทบอลิซึมของรูปแบบกรดอินทรีย์มีความสำคัญในสิ่งมีชีวิตที่มีเมทิลโลโทรฟิก มีความสำคัญในแคแทบอลิซึมของสารประกอบ C1 (เช่น เมทานอล)
  • แบคทีเรียจำนวนมากสามารถใช้กรดไขมันเป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอนเพียงอย่างเดียวผ่านวิถีไซคลิกและเบตาออกซิเดชัน ซึ่งท้ายที่สุดจะให้ผลผลิตเป็นอะเซทิล-โคเอ

คำสำคัญ

  • กรดไขมัน: กรดอะลิฟาติกคาร์บอกซิลิกประเภทใดก็ตามที่มีสูตรทั่วไป CnH2n+1COOH ที่เกิดขึ้นร่วมกับกลีเซอรอลในรูปของน้ำมันและไขมันจากสัตว์หรือพืช เฉพาะผู้ที่มีคาร์บอนเป็นจำนวนเท่ากันเท่านั้นที่มักพบในไขมันธรรมชาติ
  • อะซิล: อนุมูลอินทรีย์ทุกกลุ่ม RCO- เกิดขึ้นจากการกำจัดหมู่ไฮดรอกซิลออกจากกรดคาร์บอกซิลิก
  • อะเซทิลโคเอ: Acetyl coenzyme A หรือ acetyl-CoA เป็นโมเลกุลที่สำคัญในการเผาผลาญซึ่งใช้ในปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายอย่าง หน้าที่หลักของมันคือการส่งอะตอมของคาร์บอนภายในกลุ่มอะซิติลไปยังวัฏจักรกรดซิตริก (รอบเครบส์) เพื่อออกซิไดซ์เพื่อการผลิตพลังงาน

การเผาผลาญกรดอินทรีย์

สิ่งมีชีวิตจำนวนมากสร้างกรดอินทรีย์ (เช่น แลคเตท) เป็นผลพลอยได้จากการหมัก จุลินทรีย์บางชนิดสามารถใช้สารประกอบดังกล่าวเป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียว

กรดอินทรีย์ที่ถูกเผาผลาญมากที่สุดคือกรดคาร์บอกซิลิก ซึ่งเป็นกรดอินทรีย์ที่มีกลุ่มคาร์บอกซิล (-COOH) อย่างน้อยหนึ่งกลุ่ม สูตรทั่วไปของกรดคาร์บอกซิลิกคือ R-COOH โดยที่ R คือหมู่ฟังก์ชันโมโนวาเลนต์ กรดคาร์บอกซิลิกหลายชนิดสามารถเผาผลาญได้โดยจุลินทรีย์ รวมไปถึง:

  • กรดไขมัน (กรดคาร์บอกซิลิกที่มีหางยาว)
  • กรดอะมิโน (หน่วยการสร้างของโปรตีน)
  • กรดอิ่มตัวแบบสายโซ่ตรง (เช่น ฟอร์เมต อะซิเตท และปาล์มเมต)

รูปแบบการเผาผลาญ

รูปแบบการเผาผลาญมีความสำคัญในสิ่งมีชีวิตที่มีเมทิลโลโทรฟิก มันมีความสำคัญในแคแทบอลิซึมของ C1 สารประกอบเช่นเมทานอล (ดูอะตอม &ldquoMethylotrophy และ Methanotrophy&rdquo สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ C1 การใช้สารผสม) จุลินทรีย์ Methylotrophic เปลี่ยนสารประกอบคาร์บอนเดี่ยวเป็นฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งถูกออกซิไดซ์เพื่อสร้างรูปแบบโดยฟอร์มาลดีไฮด์ดีไฮโดรจีเนส การสลายตัวของฟอร์เมตจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฟอร์เมตดีไฮโดรจีเนส (FDH) ซึ่งออกซิไดซ์รูปแบบเพื่อให้เกิด CO2. อนุญาตให้บริจาคอิเล็กตรอนไปยังสารตั้งต้นที่สอง (เช่น NAD+) ในกระบวนการ นี่เป็นขั้นตอนสุดท้ายที่สำคัญในเส้นทางการใช้ไฮโดรคาร์บอน ความสามารถในการเผาผลาญรูปแบบก็มีความสำคัญเช่นกันในการเผาผลาญของแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งในกรณีนี้ รูปแบบจะถูกออกซิไดซ์โดยเอนไซม์ FDH แต่อิเล็กตรอนจะบริจาคให้กับไซโตโครม (โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งอิเล็กตรอน)

การเผาผลาญกรดไขมัน

แบคทีเรียจำนวนมากสามารถใช้กรดไขมันที่มีความยาวหางต่างๆ เป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอนเพียงอย่างเดียว กระบวนการนี้ต้องใช้เส้นทาง &เบต้า-ออกซิเดชัน ซึ่งเป็นกระบวนการแบบวัฏจักรที่เร่งการสั้นตามลำดับของสายเอซิลของกรดไขมันไปยังผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย อะซิติล-โคเอ กระบวนการทีละขั้นตอนเกิดขึ้นดังนี้:

  1. สายกรดไขมันจะถูกแปลงเป็นอีโนอิล-CoA (เร่งปฏิกิริยาโดย acyl-CoA dehydrogenase)
  2. Enoyl-CoA ถูกแปลงเป็น 3-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA (เร่งปฏิกิริยาโดยอีโนอิล-CoA ไฮเดรต)
  3. 3-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA ถูกแปลงเป็น 3-คีโตเอซิล-CoA (เร่งปฏิกิริยาโดย 3-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA ดีไฮโดรจีเนส)
  4. 3-ketoacyl-CoA ถูก thiolated (โดย 3-ketoacyl-CoA thiolase) เพื่อให้ได้โมเลกุลของ acetyl-CoA หนึ่งโมเลกุลและอนุพันธ์ของกรดไขมันที่ป้อนเข้าเดิมซึ่งขณะนี้สั้นลงโดยสองคาร์บอน

ห่วงโซ่กรดไขมันที่หลงเหลืออยู่หลังจากขั้นตอนไธโอเลชันสามารถกลับเข้าสู่เส้นทาง &เบต้า-ออกซิเดชัน ซึ่งสามารถวนซ้ำได้จนกว่ากรดไขมันจะถูกรีดิวซ์เป็นอะซีติล-โคเอจนหมด Acertyl-CoA เป็นโมเลกุลเริ่มต้นของวัฏจักร TCA วัฏจักร TCA เป็นกระบวนการที่ใช้โดยสิ่งมีชีวิตแอโรบิกทั้งหมดเพื่อสร้างพลังงาน

รูป: &เบต้าออกซิเดชันของกรดไขมัน: กรดไขมันอิสระถูกย่อยสลายเป็นอะซิติล-CoA โดยเอนไซม์เฉพาะในเส้นทาง &เบต้า-ออกซิเดชัน


สารบัญ

แนวคิดของกรดไขมัน (แอซิดกราส) เปิดตัวในปี ค.ศ. 1813 โดย Michel Eugène Chevreul, [3] [4] [5] แม้ว่าในตอนแรกเขาจะใช้คำศัพท์ที่แตกต่าง: กรดหญ้า และ กรดฮิวเลอซ์ ("ไขมันกรด" และ "กรดน้ำมัน") [6]

กรดไขมันจำแนกได้หลายวิธี: ตามความยาว โดยความอิ่มตัวกับความไม่อิ่มตัว โดยปริมาณคาร์บอนคู่เทียบกับคี่ และโดยเชิงเส้นเทียบกับกิ่ง

ความยาวของกรดไขมัน Edit

    (SCFA) คือกรดไขมันที่มีหางอะลิฟาติกของคาร์บอนห้าหรือน้อยกว่า (เช่น กรดบิวทิริก) [7] (MCFA) เป็นกรดไขมันที่มีหางอะลิฟาติกเป็นคาร์บอน 6 ถึง 12 [8] ซึ่งสามารถสร้างไตรกลีเซอไรด์สายกลางได้ (LCFA) เป็นกรดไขมันที่มีหางเป็นอะลิฟาติกตั้งแต่ 13 ถึง 21 คาร์บอน [9] (VLCFA) เป็นกรดไขมันที่มีหางเป็นอะลิฟาติกที่มีคาร์บอน 22 หรือมากกว่า

กรดไขมันอิ่มตัว Edit

กรดไขมันอิ่มตัวไม่มีพันธะคู่ C=C มีสูตร CH . เหมือนกัน3(CH2)NSCOOH โดยมีการเปลี่ยนแปลงใน "n" กรดไขมันอิ่มตัวที่สำคัญคือกรดสเตียริก (n = 16) ซึ่งเมื่อทำให้เป็นกลางด้วยน้ำด่างจะเป็นสบู่ที่พบมากที่สุด

ตัวอย่างของกรดไขมันอิ่มตัว
ชื่อสามัญ โครงสร้างทางเคมี :NS [10]
กรดคาปริลิก CH3(CH2)6COOH 8:0
กรดคาปริก CH3(CH2)8COOH 10:0
กรดลอริก CH3(CH2)10COOH 12:0
กรด Myristic CH3(CH2)12COOH 14:0
กรดพาลมิติก CH3(CH2)14COOH 16:0
กรดสเตียริก CH3(CH2)16COOH 18:0
กรดอาราชิดิก CH3(CH2)18COOH 20:0
กรดเบฮินิก CH3(CH2)20COOH 22:0
กรดลิกโนเซอริก CH3(CH2)22COOH 24:0
กรดเซโรติก CH3(CH2)24COOH 26:0

กรดไขมันไม่อิ่มตัว Edit

กรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่ C=C หนึ่งพันธะหรือมากกว่า พันธะคู่ C=C สามารถให้ได้เช่นกัน cis หรือ ทรานส์ ไอโซเมอร์

cis NS cis โครงแบบหมายความว่าอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมที่อยู่ติดกับพันธะคู่ยื่นออกมาที่ด้านเดียวกันของสายโซ่ ความแข็งแกร่งของพันธะคู่ทำให้โครงสร้างแข็งตัวและในกรณีของ cis ไอโซเมอร์ทำให้โซ่งอและจำกัดเสรีภาพในโครงสร้างของกรดไขมัน ยิ่งโซ่มีพันธะคู่มากขึ้นใน cis การกำหนดค่ามีความยืดหยุ่นน้อยลง เมื่อโซ่มีมากมาย cis พันธะ มันจะค่อนข้างโค้งในรูปทรงที่เข้าถึงได้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น กรดโอเลอิกที่มีพันธะคู่หนึ่งพันธะมี "หงิกงอ" อยู่ในขณะที่กรดลิโนเลอิกซึ่งมีพันธะคู่สองพันธะมีความโค้งงอเด่นชัดกว่า กรด α-Linolenic ที่มีพันธะคู่ 3 พันธะ ช่วยให้มีรูปร่างเป็นตะขอ ผลกระทบของสิ่งนี้คือ ในสภาพแวดล้อมที่ถูกจำกัด เช่น เมื่อกรดไขมันเป็นส่วนหนึ่งของฟอสโฟลิปิดในไขมันไบเลเยอร์หรือไตรกลีเซอไรด์ในหยดไขมัน พันธะซิสจะจำกัดความสามารถของกรดไขมันที่จะบรรจุอย่างใกล้ชิด ดังนั้นจึงอาจส่งผลต่อการหลอมเหลว อุณหภูมิของเมมเบรนหรือไขมัน อย่างไรก็ตาม กรดไขมันไม่อิ่มตัวของ Cis ช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่กรดไขมันไม่อิ่มตัวทรานส์ไม่เพิ่ม ทรานส์ NS ทรานส์ ในทางตรงกันข้าม การกำหนดค่าหมายความว่าอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมที่อยู่ติดกันอยู่บน ตรงข้าม ด้านข้างของโซ่ เป็นผลให้พวกเขาไม่ทำให้โซ่งอมากนักและรูปร่างของมันคล้ายกับกรดไขมันอิ่มตัวโดยตรง

ในกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่ พันธะคู่แต่ละพันธะมีอะตอมของคาร์บอนสาม (n-3), หก (n-6) หรือเก้า (n-9) ต่อจากพันธะนั้น และพันธะคู่ทั้งหมดมีการกำหนดค่าแบบ cis กรดไขมันส่วนใหญ่ใน ทรานส์ การกำหนดค่า (ไขมันทรานส์) ไม่พบในธรรมชาติและเป็นผลมาจากการแปรรูปของมนุษย์ (เช่น ไฮโดรจิเนชัน) กรดไขมันทรานส์บางชนิดยังเกิดขึ้นตามธรรมชาติในนมและเนื้อของสัตว์เคี้ยวเอื้อง (เช่น โคและแกะ) พวกมันผลิตโดยการหมักในกระเพาะของสัตว์เหล่านี้ พวกเขายังพบในผลิตภัณฑ์นมจากนมของสัตว์เคี้ยวเอื้องและอาจพบได้ในนมแม่ของผู้หญิงที่ได้รับจากอาหารของพวกเขา

ความแตกต่างทางเรขาคณิตระหว่างกรดไขมันไม่อิ่มตัวประเภทต่างๆ ตลอดจนระหว่างกรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว มีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยา และในการสร้างโครงสร้างทางชีวภาพ (เช่น เยื่อหุ้มเซลล์)

ตัวอย่างของกรดไขมันไม่อิ่มตัว
ชื่อสามัญ โครงสร้างทางเคมี . NS [11] :NS [10] ไอยูแพค [12] NSNS [13]
กรด Myristoleic CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ9 14:1 14:1(9) NS−5
กรดพาลมิโตเลอิก CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ9 16:1 16:1(9) NS−7
กรดซาปินิก CH3(CH2)8CH=CH(CH2)4COOH cis-Δ6 16:1 16:1(6) NS−10
กรดโอเลอิก CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ9 18:1 18:1(9) NS−9
กรดอีไลดิก CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH ทรานส์-Δ9 18:1 NS−9
กรดวัคซีน CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH ทรานส์-Δ 11 18:1 NS−7
กรดลิโนเลอิค CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH cis,cis-Δ 9 ,Δ 12 18:2 18:2(9,12) NS−6
กรดไลโนไลดิก CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH ทรานส์,ทรานส์-Δ 9 ,Δ 12 18:2 NS−6
กรด α-ไลโนเลนิก CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH cis,cis,cis-Δ 9 ,Δ 12 ,Δ 15 18:3 18:3(9,12,15) NS−3
กรดอาราคิโดนิก CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH NIST cis,cis,cis,cis-Δ 5 Δ 8 ,Δ 11 ,Δ 14 20:4 20:4(5,8,11,14) NS−6
กรดไอโคซาเพนทาอีโนอิก CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH cis,cis,cis,cis,cis-Δ 5 ,Δ 8 ,Δ 11 ,Δ 14 ,Δ 17 20:5 20:5(5,8,11,14,17) NS−3
กรดอีรูซิก CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH cis-Δ13 22:1 22:1(13) NS−9
กรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิก CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)2COOH cis,cis,cis,cis,cis,cis-Δ 4 ,Δ 7 ,Δ 10 ,Δ 13 ,Δ 16 ,Δ 19 22:6 22:6(4,7,10,13,16,19) NS−3

กรดไขมันที่มีสายโซ่คู่และคี่ Edit

กรดไขมันส่วนใหญ่มีสายโซ่ที่เท่ากัน สเตียริก (C18) และโอเลอิก (C18) หมายความว่าพวกมันประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนจำนวนเท่ากัน กรดไขมันบางชนิดมีจำนวนอะตอมของคาร์บอนเป็นเลขคี่ซึ่งเรียกว่ากรดไขมันสายโซ่คี่ (OCFA) OCFA ที่พบบ่อยที่สุดคืออนุพันธ์ C15 และ C17 อิ่มตัว กรดเพนทาเดคาโนอิก และกรดเฮปตาเดคาโนอิกตามลำดับ ซึ่งพบได้ในผลิตภัณฑ์นม [14] [15] ในระดับโมเลกุล OCFAs ถูกสังเคราะห์ทางชีวเคมีและเมแทบอลิซึมแตกต่างกันเล็กน้อยจากญาติที่มีสายโซ่คู่

เลขอะตอมคาร์บอน แก้ไข

กรดไขมันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่มีอะตอมของคาร์บอนที่ไม่แตกแขนง โดยมีหมู่คาร์บอกซิล (–COOH) ที่ปลายด้านหนึ่ง และหมู่เมทิล (–CH3) ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

ตำแหน่งของอะตอมของคาร์บอนในกระดูกสันหลังของกรดไขมันมักจะถูกระบุโดยการนับจาก 1 ที่ปลาย −COOH หมายเลขคาร์บอน NS มักใช้ตัวย่อหรือ C-NS (หรือบางครั้ง CNS), กับ NS=1, 2, 3 เป็นต้น นี่คือรูปแบบการนับที่แนะนำโดย IUPAC

อีกอนุสัญญาใช้ตัวอักษรของตัวอักษรกรีกตามลำดับโดยเริ่มจากคาร์บอนตัวแรก หลังจาก คาร์บอกซิล ดังนั้นคาร์บอน α (อัลฟา) คือ C-2, คาร์บอน β (เบต้า) คือ C-3 และอื่นๆ

แม้ว่ากรดไขมันจะมีความยาวได้หลากหลาย แต่ในอนุสัญญาครั้งที่สองนี้ คาร์บอนตัวสุดท้ายในสายโซ่มักจะระบุว่าเป็น ω (โอเมก้า) ซึ่งเป็นอักษรตัวสุดท้ายในอักษรกรีก แบบแผนลำดับที่สามนับคาร์บอนจากจุดสิ้นสุดนั้น โดยใช้ป้ายกำกับ "ω", "ω-1", "ω−2" อีกทางหนึ่งคือฉลาก "ω−NS" เขียนว่า "n−NS" โดยที่ "n" หมายถึงจำนวนคาร์บอนในห่วงโซ่ [16]

ในรูปแบบการนับใดแบบหนึ่ง ตำแหน่งของพันธะคู่ในสายโซ่กรดไขมันจะถูกระบุเสมอโดยให้ฉลากของคาร์บอนอยู่ใกล้ที่สุด คาร์บอกซิล จบ. [16] ดังนั้น ในกรดไขมันคาร์บอน 18 ชนิด พันธะคู่ระหว่าง C-12 (หรือ ω−6) และ C-13 (หรือ ω−5) เรียกว่า "ที่" ตำแหน่ง C-12 หรือ ω−6 . การตั้งชื่อกรดตาม IUPAC เช่น "กรดออคตาเด็ค-12-อีโนอิก" (หรือตัวแปรที่ออกเสียงได้ชัดเจนกว่า "กรด 12-ออคตาเดคาโนอิก") จะขึ้นอยู่กับหมายเลข "C" เสมอ

สัญกรณ์ Δ NS,y. นิยมใช้ในการระบุกรดไขมันที่มีพันธะคู่ที่ตำแหน่ง NS,y. (อักษรกรีกตัวใหญ่ "Δ" (เดลต้า) สอดคล้องกับโรมัน "D" สำหรับ NSพันธบัตรคู่) ตัวอย่างเช่น กรดอาราคิโดนิก 20 คาร์บอนคือ Δ 5,8,11,14 ซึ่งหมายความว่ามีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอน 5 และ 6, 8 และ 9, 11 และ 12 และ 14 และ 15

ในบริบทของอาหารมนุษย์และการเผาผลาญไขมัน กรดไขมันไม่อิ่มตัวมักถูกจำแนกตามตำแหน่งของพันธะคู่ที่ใกล้กับ ω คาร์บอนมากที่สุด (เท่านั้น) แม้ในกรณีของพันธะคู่หลายตัว เช่น กรดไขมันจำเป็น ดังนั้นกรดไลโนเลอิก (18 คาร์บอน, Δ 9,12 ), γ-linoleNSกรด ic (18-carbon, Δ 6,9,12 ) และกรด arachidonic (20-carbon, Δ 5,8,11,14 ) ทั้งหมดจัดเป็นกรดไขมัน "ω−6" ซึ่งหมายความว่าสูตรของพวกมันลงท้ายด้วย – CH=CH– CH
2 – CH
2 – CH
2 – CH
2 – CH
3 .

กรดไขมันที่มีอะตอมของคาร์บอนเป็นเลขคี่เรียกว่ากรดไขมันสายคี่ ในขณะที่ส่วนที่เหลือเป็นกรดไขมันสายคู่ ความแตกต่างนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างกลูโคนีเจเนซิส

การตั้งชื่อกรดไขมัน Edit

ตารางต่อไปนี้อธิบายระบบการตั้งชื่อกรดไขมันที่พบบ่อยที่สุด

ระบบการตั้งชื่อ ตัวอย่าง คำอธิบาย
เล็กน้อย กรดพาลมิโตเลอิก ชื่อเล่นๆ (หรือ ชื่อสามัญ) เป็นชื่อทางประวัติศาสตร์ที่ไม่เป็นระบบ ซึ่งเป็นระบบการตั้งชื่อที่ใช้บ่อยที่สุดในวรรณคดี กรดไขมันทั่วไปส่วนใหญ่มีชื่อที่ไม่สำคัญนอกเหนือจากชื่อเหล่านี้ ชื่อที่เป็นระบบ (ดูด้านล่าง). ชื่อเหล่านี้มักไม่เป็นไปตามรูปแบบใดๆ แต่มีความกระชับและมักไม่คลุมเครือ
เป็นระบบ cis-9-octadec-9-enoic กรด
(9Z)-octadec-9-กรดอีโนอิก
ชื่อระบบ (หรือ ชื่อ IUPAC) ได้มาจากมาตรฐาน กฎ IUPAC สำหรับการตั้งชื่อของเคมีอินทรีย์ตีพิมพ์ในปี 2522 [17] พร้อมกับคำแนะนำที่ตีพิมพ์เฉพาะสำหรับไขมันในปี 2520 [18] การกำหนดหมายเลขอะตอมของคาร์บอนเริ่มต้นจากส่วนท้ายของคาร์บอกซิลิกของกระดูกสันหลังของโมเลกุล พันธะคู่มีข้อความว่า cis-/ทรานส์- สัญกรณ์หรือ อี-/Z- สัญกรณ์ตามความเหมาะสม สัญกรณ์นี้โดยทั่วไปจะละเอียดกว่าระบบการตั้งชื่อทั่วไป แต่มีข้อดีคือมีความชัดเจนในทางเทคนิคและอธิบายได้มากกว่า
. NS cis-Δ 9 , cis- กรดอ็อกตาเดคาดีโนอิก 12 กรด ใน . NS (หรือ เดลต้า-NS) ระบบการตั้งชื่อ, แต่ละพันธะคู่จะแสดงด้วย Δ NS โดยที่พันธะคู่เริ่มต้นที่ NSพันธะคาร์บอน–คาร์บอน นับจากปลายคาร์บอกซิลิกของแกนหลักโมเลกุล พันธะคู่แต่ละอันนำหน้าด้วย a cis- หรือ ทรานส์- คำนำหน้าระบุการกำหนดค่าของโมเลกุลรอบพันธะ ตัวอย่างเช่น กรดไลโนเลอิกถูกกำหนด "cis-Δ 9 , cis-Δ 12 octadecadienoic acid" ระบบการตั้งชื่อนี้มีข้อดีคือมีรายละเอียดน้อยกว่าการตั้งชื่ออย่างเป็นระบบ แต่ไม่ชัดเจนในทางเทคนิคหรือพรรณนา [ ต้องการการอ้างอิง ]
NSNS
(หรือ ω−NS)
NS−3
(หรือ ω−3)
NSNS (NS ลบ NS อีกด้วย ω−NS หรือ โอเมก้า-NS) ระบบการตั้งชื่อ ทั้งสองให้ชื่อสำหรับสารประกอบแต่ละชนิดและจำแนกตามคุณสมบัติสังเคราะห์ทางชีวภาพที่น่าจะเป็นไปได้ในสัตว์ พันธะคู่ตั้งอยู่บน NS พันธะคาร์บอน–คาร์บอน นับจากปลายเมทิลของแกนหลักของโมเลกุล ตัวอย่างเช่น กรด α-Linolenic จัดเป็น a NS−3 หรือกรดไขมันโอเมก้า 3 ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะใช้วิถีสังเคราะห์ทางชีวภาพร่วมกับสารประกอบประเภทนี้อื่นๆ ω−NS, โอเมก้า-NSหรือสัญลักษณ์ "โอเมก้า" เป็นเรื่องปกติในวรรณคดีโภชนาการที่เป็นที่นิยม แต่ IUPAC ได้เลิกใช้เพื่อสนับสนุน NSNS สัญกรณ์ในเอกสารทางเทคนิค [17] เส้นทางการสังเคราะห์กรดไขมันที่มีการวิจัยมากที่สุดคือ NS−3 และ NS−6.
เลขไขมัน 18:3
18:3n3
18:3, cis,cis,cis-Δ 9 ,Δ 12 ,Δ 15
18:3(9,12,15)
เลขไขมัน ใช้แบบฟอร์ม :NS, [10] โดยที่ คือจำนวนอะตอมของคาร์บอนในกรดไขมันและ NS คือ จำนวนของพันธะคู่ในกรดไขมัน ถ้า D มากกว่า 1 พันธะคู่จะถือว่า CH . ขัดจังหวะ
2 หน่วย เช่น.ที่ช่วงห่างของคาร์บอน 3 อะตอมตามสายโซ่ ตัวอย่างเช่น กรด α-Linolenic เป็นกรดไขมัน 18:3 และพันธะคู่สามตัวจะอยู่ที่ตำแหน่ง Δ 9 , Δ 12 และ Δ 15 สัญกรณ์นี้อาจคลุมเครือได้ เนื่องจากกรดไขมันบางชนิดอาจมีค่าเท่ากัน :NS ตัวเลข ดังนั้น เมื่อมีความกำกวม สัญกรณ์นี้มักจะจับคู่กับ Δ . อย่างใดอย่างหนึ่ง NS หรือ NSNS ภาคเรียน. [17] ตัวอย่างเช่น แม้ว่ากรด α-Linolenic และกรด γ-Linolenic จะเป็น 18:3 ทั้งคู่ แต่ก็อาจอธิบายได้อย่างชัดเจนว่าเป็นกรดไขมัน 18:3n3 และ 18:3n6 ตามลำดับ เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน IUPAC แนะนำให้ใช้รายการตำแหน่งพันธะคู่ในวงเล็บ ต่อท้ายสัญลักษณ์ C:D [12] ตัวอย่างเช่น IUPAC แนะนำสัญกรณ์สำหรับกรด α-และ γ-Linolenic คือ 18:3(9,12,15) และ 18:3(6,9,12) ตามลำดับ

กรดไขมันอิสระแก้ไข

เมื่อหมุนเวียนอยู่ในพลาสมา (กรดไขมันในพลาสมา) ซึ่งไม่ได้อยู่ในเอสเทอร์ กรดไขมันจะเรียกว่ากรดไขมันไม่เอสเทอริไฟด์ (NEFAs) หรือกรดไขมันอิสระ (FFAs) FFA มักจะจับกับโปรตีนขนส่ง เช่น อัลบูมิน (19)

แก้ไขอุตสาหกรรม

กรดไขมันมักจะถูกผลิตขึ้นทางอุตสาหกรรมโดยการไฮโดรไลซิสของไตรกลีเซอไรด์ด้วยการกำจัดกลีเซอรอล (ดู oleochemicals) ฟอสโฟลิปิดเป็นตัวแทนของอีกแหล่งหนึ่ง กรดไขมันบางชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยไฮโดรคาร์บอกซิเลชันของแอลคีน (20)

กรดไขมันที่มีออกซิเจนมากเกินไป แก้ไข

กรดไขมันที่มีออกซิเจนมากเกินไปผลิตโดยกระบวนการทางอุตสาหกรรมเฉพาะสำหรับครีมทาผิวเฉพาะที่ กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการนำเปอร์ออกไซด์หรือความอิ่มตัวของเปอร์ออกไซด์ไปเป็นเอสเทอร์ของกรดไขมันผ่านการมีอยู่ของแสงอัลตราไวโอเลตและออกซิเจนในก๊าซภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุม โดยเฉพาะกรดลิโนเลนิกมีบทบาทสำคัญในการคงไว้ซึ่งหน้าที่กักเก็บความชุ่มชื้นของผิว (ป้องกันการสูญเสียน้ำและการคายน้ำของผิวหนัง) [21] การศึกษาในสเปนรายงานใน Journal of Wound Care เมื่อเดือนมีนาคม พ.ศ. 2548 เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์กับยาหลอกที่มีไขมัน และผลิตภัณฑ์เฉพาะนั้นมีประสิทธิภาพและคุ้มค่ากว่า [22] ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ OTC มากมายจำหน่ายอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม ไม่พบว่าน้ำมันมะกอกที่ใช้ทาเฉพาะที่ด้อยกว่าในการทดลอง "สุ่มตัวอย่างสามคนตาบอดควบคุมไม่ด้อยกว่า" ดำเนินการในสเปนระหว่าง 2015 [23] [24] ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์มีแนวโน้มที่จะยุ่งน้อยลงในการจัดการและล้างทำความสะอาดได้มากขึ้น มากกว่าน้ำมันมะกอกหรือปิโตรเลียมเจลลี่ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ หากทาเฉพาะที่อาจทำให้เสื้อผ้าและผ้าปูที่นอนเปื้อนได้

โดยสัตว์ แก้ไข

ในสัตว์ กรดไขมันจะก่อตัวจากคาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่ในตับ เนื้อเยื่อไขมัน และต่อมน้ำนมในระหว่างการให้นม [25]

คาร์โบไฮเดรตจะถูกแปลงเป็นไพรูเวตโดยไกลโคไลซิสเป็นขั้นตอนสำคัญขั้นแรกในการเปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตเป็นกรดไขมัน [25] จากนั้น Pyruvate จะถูก decarboxylate เพื่อสร้าง acetyl-CoA ในไมโตคอนเดรีย อย่างไรก็ตาม acetyl CoA นี้จำเป็นต้องถูกขนส่งไปยัง cytosol ซึ่งเกิดการสังเคราะห์กรดไขมัน สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้โดยตรง เพื่อให้ได้ไซโตซอลิก อะซีติล-โคเอ ซิเตรต (ผลิตโดยการรวมตัวของอะเซทิล-โคเอกับออกซาโลอะซีเตต) จะถูกลบออกจากวัฏจักรกรดซิตริกและเคลื่อนผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในเข้าสู่ไซโตซอล [25] ที่นั่น มันถูกแยกโดย ATP citrate lyase เป็น acetyl-CoA และ oxaloacetate ออกซาโลอะซีเตตจะกลับสู่ไมโตคอนเดรียเป็นมาเลต [26] cytosolic acetyl-CoA ถูกคาร์บอกซิเลตโดย acetyl CoA คาร์บอกซิเลสเป็น malonyl-CoA ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์กรดไขมัน [26] [27]

จากนั้น Malonyl-CoA มีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาซ้ำ ๆ กันที่ขยายห่วงโซ่กรดไขมันที่กำลังเติบโตโดยคาร์บอนสองก้อนในแต่ละครั้ง กรดไขมันธรรมชาติเกือบทั้งหมดจึงมีอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนเท่ากัน เมื่อการสังเคราะห์เสร็จสมบูรณ์ กรดไขมันอิสระมักจะรวมกับกลีเซอรอล (กรดไขมันสามตัวต่อโมเลกุลกลีเซอรอลหนึ่งโมเลกุล) เพื่อสร้างไตรกลีเซอไรด์ ซึ่งเป็นรูปแบบการจัดเก็บหลักของกรดไขมัน และด้วยเหตุนี้จึงเป็นพลังงานในสัตว์ อย่างไรก็ตาม กรดไขมันยังเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของฟอสโฟลิปิดที่สร้างฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์ซึ่งสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด (ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มที่ล้อมรอบออร์แกเนลล์ทั้งหมดภายในเซลล์ เช่น นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม และอุปกรณ์กอลจิ) [25]

"กรดไขมันที่ไม่รวมกัน" หรือ "กรดไขมันอิสระ" ที่พบในการไหลเวียนของสัตว์มาจากการสลายตัว (หรือสลายไขมัน) ของไตรกลีเซอไรด์ที่เก็บไว้ [25] [28] เนื่องจากพวกมันไม่ละลายในน้ำ กรดไขมันเหล่านี้จึงถูกส่งไปยังอัลบูมินในพลาสมา ระดับของ "กรดไขมันอิสระ" ในเลือดถูกจำกัดด้วยแหล่งจับตัวของอัลบูมิน เซลล์ทั้งหมดที่มีไมโตคอนเดรียสามารถนำออกจากเลือดได้ (ยกเว้นเซลล์ของระบบประสาทส่วนกลาง) กรดไขมันสามารถสลายได้ในไมโตคอนเดรียเท่านั้น โดยวิธีเบตาออกซิเดชัน ตามด้วยการเผาไหม้ต่อไปในวัฏจักรกรดซิตริกเป็น CO2 และน้ำ เซลล์ในระบบประสาทส่วนกลาง แม้ว่าจะมีไมโตคอนเดรีย แต่ก็ไม่สามารถดึงกรดไขมันอิสระออกจากเลือดได้ เนื่องจากสิ่งกีดขวางเลือดและสมองไม่สามารถให้กรดไขมันอิสระส่วนใหญ่ได้ [ ต้องการการอ้างอิง ] ไม่รวมกรดไขมันสายสั้นและกรดไขมันสายกลาง [29] [30] เซลล์เหล่านี้ต้องผลิตกรดไขมันของตนเองจากคาร์โบไฮเดรต ดังที่อธิบายไว้ข้างต้น เพื่อผลิตและรักษาฟอสโฟลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์ของพวกมัน [25]

ความแตกต่างระหว่างสัตว์ชนิดต่างๆ แก้ไข

การศึกษาเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์เลื้อยคลานพบว่าเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (DHA, กรดไขมันโอเมก้า-3) ที่สูงกว่าสัตว์เลื้อยคลาน [31] การศึกษาองค์ประกอบของกรดไขมันในนกพบว่ามีสัดส่วนใกล้เคียงกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่มีกรดไขมันโอเมก้า 3 น้อยกว่า 1/3 เมื่อเทียบกับโอเมก้า 6 สำหรับขนาดร่างกายที่กำหนด [32] องค์ประกอบของกรดไขมันนี้ส่งผลให้มีเยื่อหุ้มเซลล์ของเหลวมากขึ้น แต่ก็สามารถซึมผ่านไอออนต่างๆ ได้ (H +
& นา +
) ส่งผลให้เยื่อหุ้มเซลล์มีค่าใช้จ่ายในการรักษาสูงขึ้น ค่าบำรุงรักษานี้ได้รับการโต้เถียงว่าเป็นสาเหตุสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้อัตราเมตาบอลิซึมสูงและเลือดอุ่นร่วมด้วยของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนก [31] อย่างไรก็ตาม ความไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนของเยื่อหุ้มเซลล์อาจเกิดขึ้นในการตอบสนองต่ออุณหภูมิที่หนาวเย็นเรื้อรังเช่นกัน ในสภาพแวดล้อมที่เย็นลงของปลามากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้ปริมาณเยื่อหุ้มเซลล์ของทั้งกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวและไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนเพิ่มขึ้น เพื่อรักษาความไหลผ่านของเมมเบรนให้มากขึ้น (และการทำงาน) ที่อุณหภูมิต่ำกว่า [33] [34]

ตารางต่อไปนี้แสดงองค์ประกอบของกรดไขมัน วิตามินอี และคอเลสเตอรอลของไขมันในอาหารทั่วไปบางชนิด [35] [36]

อิ่มตัว ไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว ไม่อิ่มตัว คอเลสเตอรอล วิตามินอี
กรัม/100 กรัม กรัม/100 กรัม กรัม/100 กรัม มก. / 100g มก. / 100g
ไขมันสัตว์
เป็ดอ้วน [37] 33.2 49.3 12.9 100 2.70
น้ำมันหมู [37] 40.8 43.8 9.6 93 0.60
ทาโลว์ [37] 49.8 41.8 4.0 109 2.70
เนย 54.0 19.8 2.6 230 2.00
ไขมันพืช
น้ำมันมะพร้าว 85.2 6.6 1.7 0 .66
เนยโกโก้ 60.0 32.9 3.0 0 1.8
น้ำมันเมล็ดในปาล์ม 81.5 11.4 1.6 0 3.80
น้ำมันปาล์ม 45.3 41.6 8.3 0 33.12
น้ำมันเมล็ดฝ้าย 25.5 21.3 48.1 0 42.77
น้ำมันจมูกข้าวสาลี 18.8 15.9 60.7 0 136.65
น้ำมันถั่วเหลือง 14.5 23.2 56.5 0 16.29
น้ำมันมะกอก 14.0 69.7 11.2 0 5.10
น้ำมันข้าวโพด 12.7 24.7 57.8 0 17.24
น้ำมันดอกทานตะวัน 11.9 20.2 63.0 0 49.00
น้ำมันดอกคำฝอย 10.2 12.6 72.1 0 40.68
น้ำมันกัญชง 10 15 75 0 12.34
น้ำมันคาโนลา/เรพซีด 5.3 64.3 24.8 0 22.21

กรดไขมันแสดงปฏิกิริยาเช่นเดียวกับกรดคาร์บอกซิลิกอื่นๆ กล่าวคือ เกิดปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันและกรด-เบส

แก้ไขความเป็นกรด

กรดไขมันไม่แสดงความเป็นกรดที่แตกต่างกันมาก ตามที่ระบุโดย p . ตามลำดับKNS. ตัวอย่างเช่นกรดโนโนอิกมี pKNS 4.96 ซึ่งอ่อนกว่ากรดอะซิติกเพียงเล็กน้อย (4.76) เมื่อความยาวของโซ่เพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายของกรดไขมันในน้ำจะลดลง ดังนั้นกรดไขมันที่มีสายโซ่ยาวจะมีผลต่อ pH ของสารละลายในน้ำน้อยที่สุด ใกล้ pH เป็นกลาง กรดไขมันมีอยู่ที่เบสคอนจูเกต เช่น โอลีเอต ฯลฯ

สารละลายของกรดไขมันในเอทานอลสามารถไทเทรตได้ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยใช้ฟีนอฟทาลีนเป็นตัวบ่งชี้ การวิเคราะห์นี้ใช้เพื่อกำหนดปริมาณกรดไขมันอิสระของไขมัน เช่น สัดส่วนของไตรกลีเซอไรด์ที่ถูกไฮโดรไลซ์

การทำให้เป็นกลางของกรดไขมัน ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการทำซาโปนิฟิเคชัน (การทำสบู่) เป็นแนวทางปฏิบัติกันอย่างแพร่หลายสำหรับสบู่โลหะ [38]

การเติมไฮโดรเจนและการชุบแข็ง แก้ไข

การเติมไฮโดรเจนของกรดไขมันไม่อิ่มตัวนั้นได้รับการฝึกฝนอย่างกว้างขวาง เงื่อนไขทั่วไปเกี่ยวข้องกับ 2.0–3.0 MPa ของH2 ความดัน 150 °C และนิกเกิลที่รองรับซิลิกาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การรักษานี้มีกรดไขมันอิ่มตัว ขอบเขตของไฮโดรจิเนชันถูกระบุด้วยหมายเลขไอโอดีน กรดไขมันที่เติมไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะเกิดกลิ่นหืนน้อยกว่า เนื่องจากกรดไขมันอิ่มตัวมีการหลอมละลายสูงกว่าสารตั้งต้นที่ไม่อิ่มตัว กระบวนการนี้จึงเรียกว่าการชุบแข็ง เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องใช้ในการแปลงน้ำมันพืชเป็นมาการีน ไฮโดรจิเนชันของไตรกลีเซอไรด์ (เทียบกับกรดไขมัน) เป็นประโยชน์เนื่องจากกรดคาร์บอกซิลิกย่อยสลายตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล ทำให้เกิดสบู่นิกเกิล ในระหว่างการเติมไฮโดรเจนบางส่วน กรดไขมันไม่อิ่มตัวจะถูกไอโซเมอไรซ์จาก cis ถึง ทรานส์ การกำหนดค่า [39]

บังคับไฮโดรจิเนชันมากขึ้น เช่น ใช้แรงดัน H . ที่สูงขึ้น2 และอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเปลี่ยนกรดไขมันเป็นแอลกอฮอล์ที่มีไขมัน อย่างไรก็ตาม แอลกอฮอล์ที่มีไขมันนั้นผลิตได้ง่ายกว่าจากเอสเทอร์ของกรดไขมัน

ในปฏิกิริยา Varrentrapp กรดไขมันไม่อิ่มตัวบางชนิดจะถูกแยกออกจากกันในด่างที่หลอมละลาย ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการอธิบายโครงสร้าง ณ จุดหนึ่ง

การเกิดออกซิเดชันอัตโนมัติและกลิ่นหืน Edit

กรดไขมันไม่อิ่มตัวได้รับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เรียกว่าการออกซิเดชันอัตโนมัติ กระบวนการนี้ต้องการออกซิเจน (อากาศ) และเร่งโดยการปรากฏตัวของโลหะ น้ำมันพืชต่อต้านกระบวนการนี้เพียงเล็กน้อยเพราะมีสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น โทโคฟีรอล ไขมันและน้ำมันมักได้รับการรักษาด้วยสารคีเลต เช่น กรดซิตริก เพื่อขจัดตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ

Ozonolysis แก้ไข

กรดไขมันไม่อิ่มตัวไวต่อการย่อยสลายโดยโอโซน ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในการผลิตกรดอะเซไลอิก ((CH .)2)7(CO2ชม)2) จากกรดโอเลอิก [39]

การย่อยและการบริโภค แก้ไข

กรดไขมันสายสั้นและสายกลางจะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดโดยตรงผ่านทางเส้นเลือดฝอยในลำไส้ และเดินทางผ่านหลอดเลือดดำพอร์ทัล เช่นเดียวกับสารอาหารอื่นๆ ที่ดูดซึม อย่างไรก็ตาม กรดไขมันสายยาวไม่ได้ถูกปล่อยออกสู่เส้นเลือดฝอยในลำไส้โดยตรง แต่จะถูกดูดซึมเข้าสู่ผนังไขมันของวิลลี่ในลำไส้และประกอบกลับเป็นไตรกลีเซอไรด์อีกครั้ง ไตรกลีเซอไรด์เคลือบด้วยโคเลสเตอรอลและโปรตีน (เคลือบโปรตีน) เป็นสารประกอบที่เรียกว่าไคโลไมครอน

จากภายในเซลล์ chylomicron จะถูกปล่อยออกมาในเส้นเลือดฝอยที่เรียกว่า lacteal ซึ่งรวมเข้ากับหลอดเลือดน้ำเหลืองขนาดใหญ่ มันถูกขนส่งผ่านระบบน้ำเหลืองและท่อทรวงอกไปยังตำแหน่งใกล้หัวใจ (ที่หลอดเลือดแดงและเส้นเลือดมีขนาดใหญ่) ท่อทรวงอกล้าง chylomicrons เข้าสู่กระแสเลือดผ่านทางหลอดเลือดดำ subclavian ด้านซ้าย ณ จุดนี้ chylomicrons สามารถขนส่งไตรกลีเซอไรด์ไปยังเนื้อเยื่อที่เก็บไว้หรือเผาผลาญเป็นพลังงาน

แก้ไขการเผาผลาญ

เมื่อเผาผลาญกรดไขมันจะให้ ATP ในปริมาณมาก เซลล์หลายชนิดสามารถใช้กลูโคสหรือกรดไขมันเพื่อจุดประสงค์นี้ได้ กรดไขมัน (โดยการบริโภคหรือโดยการดึงไตรกลีเซอไรด์ที่เก็บไว้ในเนื้อเยื่อไขมัน) จะกระจายไปยังเซลล์เพื่อทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อและการเผาผลาญทั่วไป พวกมันถูกแบ่งออกเป็น CO2 และน้ำโดยไมโตคอนเดรียภายในเซลล์ ปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมาในรูปของ ATP ผ่านการเกิดออกซิเดชันของเบต้าและวัฏจักรกรดซิตริก

กรดไขมันจำเป็น แก้ไข

กรดไขมันที่จำเป็นต่อสุขภาพที่ดีแต่ไม่สามารถผลิตได้ในปริมาณที่เพียงพอจากพื้นผิวอื่น ดังนั้นจึงต้องได้รับจากอาหาร เรียกว่ากรดไขมันจำเป็น มีกรดไขมันจำเป็นสองชุด: หนึ่งมีพันธะคู่สามอะตอมของคาร์บอนห่างจากปลายเมทิล และอีกหกอะตอมมีพันธะคู่หกอะตอมจากปลายเมทิล มนุษย์ขาดความสามารถในการแนะนำพันธะคู่ในกรดไขมันนอกเหนือจากคาร์บอน 9 และ 10 เมื่อนับจากด้านกรดคาร์บอกซิลิก [40] กรดไขมันจำเป็นสองชนิดคือกรดไลโนเลอิก (LA) และกรดอัลฟาไลโนเลนิก (ALA) กรดไขมันเหล่านี้มีการกระจายอย่างกว้างขวางในน้ำมันพืช ร่างกายมนุษย์มีความสามารถจำกัดในการเปลี่ยน ALA เป็นกรดไขมันโอเมก้า 3 ที่มีสายโซ่ยาวกว่า - กรดไอโคซาเพนทาอีโนอิก (EPA) และกรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิก (DHA) ซึ่งสามารถหาได้จากปลาเช่นกัน กรดไขมันโอเมก้า 3 และโอเมก้า 6 เป็นสารตั้งต้นทางสังเคราะห์ทางชีวเคมีของเอนโดแคนนาบินอยด์ที่มีคุณสมบัติในการต้านการแข็งตัวของเลือด แอนซิโอไลติก และสารก่อมะเร็ง [41]

แก้ไขการจัดจำหน่าย

กรดไขมันในเลือดมีรูปแบบที่แตกต่างกันในแต่ละช่วงของการไหลเวียนโลหิต พวกมันถูกนำเข้าผ่านลำไส้ในหน่วย chylomicrons แต่ยังมีอยู่ในไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำมาก (VLDL) และไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำ (LDL) หลังจากผ่านกระบวนการในตับ นอกจากนี้ เมื่อออกจาก adipocytes กรดไขมันจะมีอยู่ในเลือดในรูปของกรดไขมันอิสระ

มีการเสนอว่าการผสมผสานของกรดไขมันที่ขับออกมาจากผิวหนังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ร่วมกับกรดแลคติกและกรดไพรูวิก นั้นมีความโดดเด่นและทำให้สัตว์ที่มีกลิ่นแรงสามารถแยกแยะบุคคลได้ [42]

การวิเคราะห์ทางเคมีของกรดไขมันในลิพิดมักจะเริ่มต้นด้วยขั้นตอนการทำให้สนใจที่จะสลายเอสเทอร์ดั้งเดิม (ไตรกลีเซอไรด์ ไข ฟอสโฟลิปิด ฯลฯ) และแปลงเป็นเมทิลเอสเทอร์ ซึ่งจะถูกแยกออกโดยแก๊สโครมาโตกราฟี [43] หรือวิเคราะห์โดย gas chromatography และ mid-infrared spectroscopy

การแยกไอโซเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวสามารถทำได้โดยโครมาโตกราฟีแบบชั้นบางของซิลเวอร์ไอออน [44] [45] เทคนิคการแยกอื่น ๆ ได้แก่ โครมาโตกราฟีของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูง (ด้วยคอลัมน์สั้น ๆ ที่เต็มไปด้วยซิลิกาเจลที่มีกลุ่มกรดฟีนิลซัลโฟนิกที่ถูกพันธะซึ่งมีอะตอมของไฮโดรเจนแลกกับไอออนเงิน) บทบาทของเงินอยู่ในความสามารถในการสร้างสารเชิงซ้อนที่มีสารประกอบไม่อิ่มตัว

กรดไขมันส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสบู่ ทั้งสำหรับเครื่องสำอางและในกรณีของสบู่โลหะ เป็นสารหล่อลื่น Fatty acids are also converted, via their methyl esters, to fatty alcohols and fatty amines, which are precursors to surfactants, detergents, and lubricants. [39] Other applications include their use as emulsifiers, texturizing agents, wetting agents, anti-foam agents, or stabilizing agents. [46]

Esters of fatty acids with simpler alcohols (such as methyl-, ethyl-, n-propyl-, isopropyl- and butyl esters) are used as emollients in cosmetics and other personal care products and as synthetic lubricants. Esters of fatty acids with more complex alcohols, such as sorbitol, ethylene glycol, diethylene glycol, and polyethylene glycol are consumed in food, or used for personal care and water treatment, or used as synthetic lubricants or fluids for metal working.


Oxidation of Fatty Acids | ชีวเคมี

In this article we will discuss about the process of oxidation of fatty acids.

Oxidation of Even-Carbon, Saturated Straight Chained Fatty Acids:

A. Activation of Fatty Acids:

Before they are oxidized, fatty acids must be activated. This activation requires energy (supplied by ATP) and takes place in 2 steps, as may be seen in figure 5-10.

In a first step, ATP reacts with the fatty acid to form a mixed anhydride (with liberation of pyrophosphate). This step is very similar to the reaction of activation of amino acids on the biosyn­thesis of proteins. Then, in a second step, the acyl- AMP formed reacts with coenzyme A-SH to give a thio-ester, the acyl-coenzyme A (with liberation of AMP).

B. Reactions of β-Oxidation:

The acyl-coenzyme A thus formed can then follow the pathway of β-oxida­tion which comprises the following reactions (see fig. 5-11).

1. Dehydrogenation under the action of an acyl-coA-dehydrogenase, a FAD enzyme, with formation of a α-β double bond in trans configuration

2. Hydration of this double bond, catalyzed by enoyl-coA hydratase (crotonase), with formation of α β-hydroxylated derivative of L-configuration

3. Dehydrogenation by L-β-hydroxyacyl-coA -dehydrogenase, a NAD + en­zyme, with formation of a β-keto derivative

4. By intervention of a molecule of coenzyme A, detachment of a two carbon fragment in the form of acetyl-coA, catalyzed by β-ketothiolase. This is thiolysis or “thioclastic scission.” There remains an acyl-coA having 2 carbon atoms less than the starting acyl-coA (or fatty acid).

This set of 4 reactions can be summarized as follows:

Then the acyl-coA formed (having 2 carbon atoms less than the starting fatty acid) will, in its turn, undergo the same series of 4 reactions to give an acetyl- coA and a new acyl-coA (having 4 carbon atoms less than the starting fatty acid) and so on. As proposed by Lynen, β-oxidation may be represented by a helix, each turn of which corresponds to a shortening of the fatty acid by 2 carbon atoms (liberated in the form of acetyl-coA) and a departure of 4H (see fig. 5-13).

The β-oxidation of fatty acids in an intra-mitochondrial process. The molecules of acetyl-coA formed will be used either in anabolic processes (biosynthesis of fatty acids and isoprenic lipids), or in ketogenesis, or they will be completely oxidized by the Krebs cycle. The reactions of the Krebs cycle is examined in fig. 4-38.

Besides this β-oxidation, there exists a second pathway: the peroxysomal β-oxidation which takes place in the peroxysomes. The reactions are identical to those of the mitochondrial β-oxidation. Only the first enzyme is different. It transfers directly the 2 H atoms removed from the acyl-coenzyme A during the formation of the double bond, to cytochrome a3 with formation of H22.

In plants, peroxysomal β-oxidation is the most important catabolism process of fatty acids. This system also exists in some tissues of mammals like the liver or kidney, and in yeasts, moulds and ciliates.

C. Energy Balance of the β-Oxidation of Fatty Acids:

Each turn of the helix of β-oxidation yields FADH2 and NADH + H + the reoxidation of which, thanks to the electron transport chain, allows the formation respectively, of 2 and 3 molecules of ATP, i.e. a total of 5 ATP per turn (or per unit of 2 carbon atoms detached from the molecule of fatty acid).

The acetyl-coA is then oxidized by the Krebs cycle with formation of 12 ATP. The complete oxidation of one unit of 2 carbon atoms therefore yields 17 ATP. Referring to the example of stearic acid (see fig. 5-12) which has 18 carbon atoms, one can see that its complete oxidation will allow the formation of (8 x 5) + (9 x 12) i.e. 148 ATP, and after deducting the ATP required for the preliminary activation of the fatty acid, there is a gain of 147 ATP.

The energy yield per carbon atom is therefore of the order of 8 ATP (147/18) in the oxidation of fatty acids and 6 (38/6) in the oxidation of glucose. Moreover, triglycerides contain many more carbon atoms per unit weight than the polysaccharides and can therefore constitute larger energy reserves for a much smaller weight.

At the end, let us point out that the enzyme implied in the β-oxidation of fatty acids are mainly located in the mitochondria, just like the enzymes respon­sible for electron transport and oxidative phosphorylation.

One can therefore make the same observation as in the case of Krebs cycle (which is also an intra-mitochondrial process): it appears that in the mitochondria there is a concentration of enzymatic systems which permits on the one hand, the oxida­tion of the energy reserve substances, and on the other hand, the formation of ATP, which must enhance the efficiency of these energy transfers.

However, due to intra-mitochondrial location of β-oxidation, the acetyl- coenzyme A which is required for the synthesis of fatty acids or sterols, has to leave the mitochondrion. It comes out in the form of citrate formed by reaction of acetyl-coenzyme A with the oxalacetate.

In the cytoplasm, citric acid is cleaved by ATP-citrate lyase which, in presence of a molecule of coenzyme A and ATP, yields one molecule of acetyl-coenzyme A and one molecule of oxalacetate (ATP being hydrolyzed to ADP + Pผม).

Oxidation of Odd-Carbon Atoms Saturated Fatty Acids:

They also undergo β-oxidation, but the 5-carbon atom acyl-coenzyme A, obtained at the end of the last but one turn of the helix (instead of butyryl co-A, see fig. 5-12) is cleaved to acetyl-coenzyme A + propionyl-coenzyme A.

The latter undergoes a carboxylation (in presence of propionyl-coA-carboxylase, biotin and ATP) and then isomerization (in presence of methyl malonyl-coA mutase which has a cobamide type coenzyme, derived from vitamin B12), yielding succinyl-coenzyme A, an intermediate of the Krebs cycle, (see fig. 5-13).

Oxidation of Unsaturated Fatty Acids:

The catabolism of unsaturated fatty acids takes place by a modification of the β-oxidation consecutive to the position of double bonds. We shall take the example of linoleic acid which is the most complex case (see fig. 5-15).

The numbering of carbon atoms is indicated below each formula:

The reaction begins with a conventional β-oxidation till formation of an acyl coA with 12 carbon atoms having a double bond cis in β-γ. Thanks to an isomerase, the latter is converted into a double bond trans placed in α-β. The acyl coA obtained will therefore continue to be catabolized by the conventional reactions of β-oxidation yielding a fatty acid with 10 carbon atoms.

Acyl coA dehydrogenase introduces a double bond. After the action of 2, 4 dienoyl coA reductase which has NADPH as coenzyme, the 2 double bonds are replaced by a single one localized in β-y. The intervention of enoyl coA isomerase permits the introduction of this latter compound into the normal cycle of β-oxidation.

In the case of a fatty acid like oleic acid (18:1(9)), only the first 3 reactions of figure 5-14 come into play. This catabolism pathway is present in mitochondria and peroxysomes of the liver. It was found in mammals. An analogous system exists in fungi and bacteria.

Oxidation of Branched Fatty Acids:

We will take the example of a-methyl-butyryl-coenzyme A, formed from isoleucine (glucoformer and ketoformer aminoacid) by deamination or trans­amination (reactions that we will study in connection with the metabolism of amino acids), then oxidative decarboxylation.

As may be seen in figure 5-15, the presence of the methyl group does not prevent the usual reactions of β-oxidation, and one observes the successive formation of the α-β-unsaturated derivative, β-hydroxylated derivative and β-keto derivative.

Thiolysis finally gives:

1. Acetyl-coA which can be used for the synthesis of various lipids or for ketogenesis (hence the ketoformer character of isoleucine)

2. Propionyl-coA which will be converted, as just seen above (see fig. 5-13), into succinyl-coA, an intermediate of the Krebs cycle which will be transformed (within the cycle) into oxaloacetic acid. The latter can be converted into phospho-enol-pyruvic acid (see fig. 4-34), then into glucose by the neoglucogenesis reactions, which explains the glucoformer character of isoleucine.


Breakdown of Fatty Acids (With Diagram) | พืช

Fats are found in dynamic state in plants, i.e., at one time they are synthesized while at other time they break down to meet specific requirement of the cells.

Active breakdown of fats (insoluble) takes place as follows:

(i) During germination of fatty seeds so that the decomposition products may enter into glycolysis and Kreb’s cycle to release energy and also to synthesise soluble sucrose through glyoxylic acid cycle which is then translocated to the growing regions of the young germinating seedling till it develops green leaves to manufacture its own food.

(ii) In plants, when carbohydrates reserve declines, the fats (and also proteins), may form the respiratory substrates which are broken down and oxidised to release energy.

The fats are first hydrolysed in the presence of the enzymes lipases to yield fatty acids and glycerol.

Oxidation of Glycerol:

The glycerol may react with ATP under the catalytic influence of glycerol kinase to form glycerol-3-phosphate which is then oxidised in the presence of glycerol-3-phasphate dehydrogenase and NAD + to produce dihydroxyacetone phosphate and enters into glycolysis.

The conversion of glycerol into pyruvic acid that takes place in cytoplasm yields 2ATPs by substrate level phosphorylation and 2NADH which on reoxidation by terminal electron transport chain via the external NADH dehydrogenase (located on the outer surface of the inner mitochondrial membrane in plants) further generate 4 ATP molecules (2 mol./NADH oxidised).

If the pyruvic acid also undergoes complete oxidation into CO2 และ H2O in Kreb’s cycle (or TCA cycle), it will produce another 15ATP molecules. Thus a total of 2 + 4 + 15 = 21ATPs are produced per glycerol moleule oxidised. However, 1 ATP molecule is consumed in the glycerol kinase catalysed reaction. Hence, the net gain is 21 – 1 = 20 ATPs per glycerol molecule oxidised.

Oxidation (Breakdown) of Fatty Acids:

Now, long chain fatty acids are broken down by α-oxidation and β-oxidation. The β-oxidation ultimately produces the active 2-C units, the acetyl-CoA (CH3CO C0A).

Here, the long chain of fatty acid is gradually broken down until it is reduced to 12C-atoms. Fatty acids with less than 13-C atoms are not affected by this process. One complete α-oxidation results in the elimination of one carbon atom in the form of CO2 from the — COOH group of the fatty acid, whereas α-C-atom, i.e., C-atom no., 2, adjacent to COOH is oxidised (α-oxidation).

Process of α–oxidation is as follows:

(i) The fatty acid is oxidatively decarboxylated in presence of enzyme fatty acid peroxidase and H2โอ2 to form an aldehyde. Here, CO2, comes out from the carboxylic group and oxidation takes place at a-C-atom that converts into aldehyde group.

(ii) Now, the aldehyde is further oxidised in the presence of enzyme aldehyde dehydrogenase to form the new fatty acid containing one carbon atom less than in the original fatty acid NAD+ is reduced in the reaction.

The new fatty acid will oxidise repeatedly, till it consists of 12-C atoms by the same process of a-oxidation.

β -oxidation is the main process of fatty acid degradation in plants. This mechanism is well established for saturated fatty acids, while obscure for unsaturated fatty acids.

β -oxidation takes place in mitochondria and also in glyoxysomes. It involves sequential removal of 2-C in the form of acetyI-CoA (CH3CO. SCoA) molecules from the caboxyl end of fatty acid. This is called β-C (i.e., C atom No.3) of the fatty oxidized during this process.

Various steps of this process are as follows:

(i) The first step involves the activation of fatty acid in the presence of ATP and enzyme thiokinase. CoASH is consumed and COA derivative of fatty acid is produced.

The AMP (adenosine Mono-phosphate) molecule thus produced reacts with another ATP molecule under the catalytic influence of enzyme adenylate kianes to form 2 ADP molecules.

(ii) In the second step of β-oxidation, two hydrogen atoms are removed between α and β-C atom and a trans α, β-unsaturated fatty acyl CoA is formed. This reaction is catalysed by FAD-containing enzyme acyl-CoA dehydrogenase.

(iii) The third step involves the addition of a water molecule across the double bond to form corresponding β-hydroxyacyle-CoA in the presenceof enzyme enoyl hydrase.

(iv) In the fourth step β-hydroxyacyle-CoA is dehydrogenated in the presence of NAD-specific β-hydroxyacyle-CoA dehydrogenase. Two hydrogen atoms are removed from the β-C atom (β-oxidation) which now bears a carbonyl function and β-keto fatty acyl is formed.

(v) The fifth and last step involves the thioclastic cleavage of β-ketofatty acyl-CoA in the presence of the enzyme β-ketoacyl thiolase and results in the formation of an active 2-C unit acetyl-CoA and a fatty acyl-CoA molecule which is shoter by two-carbon atoms than when it entered the β-oxiadtion spiral.

The fatty acyl-CoA so produced again re-enters the P-oxidation spiral at step 2, by passing the first step as it is already activated, and losing a further 2-C unit. This sequence continues till whole molecule is degraded.

Each turn of the P-oxidation generates one FAD1I, (step 2), one NADH + H + (step 4) and one acetyl-CoA molecule (step 5). However, in the last turn of the spiral two acetyl-CoA molecules will be produced. Reoxidation of FADH, and NADH + H + by the electron transport chain will yield 2 and 3 ATP molecules respectively.

Thus each turn of P-oxidation generates 5 ATP molecules. However, in the first turn 2 ATPs are consumed in the first step, thus in this turn there will be a net gain of only 3 ATP molecules.

Complete oxidation of one acetyl-CoA molecule in TCA cycle to CO, and H,0 will result in the production of 12 ATP molecules.

Thus huge amount of energy is generated in the form of ATP molecules by the mitochondrial oxidation of fatty acids through the P-oxidation spiral and TCA cycle. For instance, one molecule of palmitic acid (with 16 C atoms) on complete oxidation will produce 129 ATP molecules.

Fate of Acetyl-CoA (CH3CO-CoA):

Acety1-CoA units are end products of β-oxidation of fatty acids. Which may enter (i) into Kreb’s cycle (TCA cycle) and are oxidised to release energy as mentioned in preceding paragraphs, or (ii) in case of germination of fatty acids, they are converted into soluble sucrose through the glyoxylic acid cycle.

Korenberg and Krebs (1957) framed a cycle which is known as Glyoxylic Acid Cycle or Glyoxylate Cycle through which the fats could be converted into sucrose (carbohydrates) during the germination of fatty seeds in plants.

The glyoxylate cycle is completed in glyoxysomes, mitochondria and cytosol. Various steps of this cycle occurring in higher plants especially during the germination of fatty seeds are shown in fig. 7.6 (Glyoxylate cycle) that occur in glyoxysome and mitochondrion.


Engineering the pathway in Escherichia coli for the synthesis of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates consisting of both even- and odd-chain monomers

พื้นหลัง: Medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (mcl-PHAs) containing various chain length monomers from C6 to C14 have more applications besides sustainable and environmental-friendly biomaterials owing to their superior physical and mechanical properties. We engineered a reversed fatty acid β-oxidation pathway in Escherichia coli that can synthesize mcl-PHA directly from glucose and achieved high yield. However, there were only even-chain monomers in the biosynthetic polymers. The need for mcl-PHA harboring both even- and odd-chain monomers with better and wider utility impels us to develop the biosynthetic routes for the production of the novel and unnatural mcl-PHA through rewiring the basic metabolism.

ผลลัพธ์: In the present study, a propionate assimilation and metabolic route was integrated into the reversed fatty acid β-oxidation in order to produce mcl-PHA consisting of both even- and odd-numbered monomers. The content of odd-numbered monomers in mcl-PHA was improved with the increased propionate addition. After further deletion of pyruvate oxidase (PoxB) and pyruvate formate-lyase (PflB), the metabolically engineered chassis E. coli LZ08 harboring pQQ05 and pZQ06 (overexpression of prpP and prpE genes from Ralstonia eutropha H16) innovatively accumulated 6.23 wt% mcl-PHA containing odd-chain monomers ranging from 7 to 13 carbon atoms about 20.03 mol%.

สรุป: This is the first successful report on production of mcl-PHA harboring both even- and odd-chain monomers (C6-C14) synthesized from glucose and propionate in recombinant E. coli. This present study achieved the highest yield of de novo production of mcl-PHA containing odd-numbered monomers in E. coli at shake-flask fermentation level. Continued engineering of host strains and pathway enzymes will ultimately lead to more economical production of odd-chain monomers based on market demand. The synthetic pathway can provide a promising platform for production of other value-added chemicals and biomaterials that use acetyl-CoA and propionyl-CoA as versatile precursors and can be extended to other microorganisms as intelligent cell factories.

คำสำคัญ: Escherichia coli Metabolic engineering Odd-chain monomers Polyhydroxyalkanoates Reversed fatty acid β-oxidation cycle Synthetic biology.


รับทราบ

The authors are grateful to the Medical Research Council for core funding (Lipid Profiling and Signalling programme grant number UD99999906, Cambridge Lipidomics Biomarker Research Initiative grant G0800783, MRC Human Nutrition Research PhD programme). Grant GAČR: GA15–09518S and grant Czech Science Foundation GACR: 16-06326S funded part of the gut microbiota investigation. The authors would like to acknowledge the USDA (ACNC-USDA-CRIS 6251-51000-005-03S) for funding of the dose response animal study within this manuscript. The Human study “Dairy Fat supplementation” was supported by research grants from the Hospices Civils de Lyon (Actions Incitatives) from the Programme Hospitalier de Recherche Clinique Interregional from the Agence Nationale de la Recherche (Programme de Recherche en Nutrition Humaine and the Programme National de Recherche en Alimentation) and from the Innovation Stratégique Industrielle program of the Agence pour l’Innovation OSEO (Innovation Thérapeutique – Diabète project). K. Seyssel and M. Alligier were recipients of a doctoral fellowship from the Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche (France). The phytol supplementation animal study was supported by grants from the Academy of Finland (138690), the Sigrid Juselius Foundation and NordForsk under the Nordic Centres of Excellence Programme in Food, Nutrition and Health, project “Mitohealth” (070010). The NIH Grant R01-DK-18243 for funding of the canine study. HACL1 knockout mouse model was supported by grants from the Flemish “Fonds Wetenschappelijk Onderzoek” (G.0721.10N) and KU Leuven (OT/14/100).


Ketogenesis

Much of the acetyl-CoA produced by fatty acid b -oxidation in liver mitochodria is converted in acetoacetate และ NS -hydroxybutyrate (เรียกอีกอย่างว่า ร่างกายคีโตน). These molecules can be used by heart and skeletal muscle to produce energy. Brain, which usually depends on glucose as sole energy source, can also use ketone bodies during a long fasting period (larger than two or three days). Ketogenesis (ketone bodies synthesis) begins with the condensation of two acetyl-CoA molecules to form acetoacetyl-CoA:

Condensation of another acetyl-CoA molecule yields 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA (HMG-CoA). The basic mechanism of this reaction is identical to the condensation of oxaloacetate with acetyl-CoA to produce citrate, the first step in the citric acid cycle.

HMG-CoA is afterwards cleaved in acetoacetate and acetyl-CoA:

Acetoacetate moves into the bloodstream and gets distributed to the tissues. Once absorbed, it reacts (in mitochondria) with succinyl-CoA, yielding succinate and acetoacetyl-CoA, which can be cleaved by thiolase into two molecules of acetyl-CoA.


Biochemistry and genetics of inherited disorders of peroxisomal fatty acid metabolism

In humans, peroxisomes harbor a complex set of enzymes acting on various lipophilic carboxylic acids, organized in two basic pathways, alpha-oxidation and beta-oxidation the latter pathway can also handle omega-oxidized compounds. Some oxidation products are crucial to human health (primary bile acids and polyunsaturated FAs), whereas other substrates have to be degraded in order to avoid neuropathology at a later age (very long-chain FAs and xenobiotic phytanic acid and pristanic acid). Whereas total absence of peroxisomes is lethal, single peroxisomal protein deficiencies can present with a mild or severe phenotype and are more informative to understand the pathogenic factors. The currently known single protein deficiencies equal about one-fourth of the number of proteins involved in peroxisomal FA metabolism. The biochemical properties of these proteins are highlighted, followed by an overview of the known diseases.

ตัวเลข

Peroxisome biogenesis in humans. A:…

Peroxisome biogenesis in humans. A: A simplified scheme for protein import in mammalian…

Formation of phytanic acid from…

Formation of phytanic acid from phytol and its metabolism. Phytol, derived from chlorophyll,…

Peroxisomal α-oxidation. At the left…

Peroxisomal α-oxidation. At the left side, the revised α-oxidation pathway for phytanic acid…

Overview of peroxisomal β-oxidation reactions.…

Overview of peroxisomal β-oxidation reactions. The basic steps of the peroxisomal β-oxidation sequence…

Formation of bile acids and…

Formation of bile acids and stereochemistry of the involved enzymes. Shown at the…

Organization of peroxisomal β-oxidation in…

Organization of peroxisomal β-oxidation in relation to cellular metabolism. In this scheme, the…

Formation and degradation of PUFA.…

Formation and degradation of PUFA. Starting from the essential FAs oleic acid (not…


ดูวิดีโอ: กน 3 อยาง ปองกนความแกรวรอย (อาจ 2022).