生理

脂肪酸の生化学

トリグリセリドは、膵リパーゼの介入により腸内で加水分解されます。

一旦グリセロールおよび遊離脂肪酸に加水分解されると、それらは腸上皮の細胞によって吸収され得、それはグリセロールおよび脂肪酸をトリグリセリドに再変換する。

トリグリセリドは、その後、カイロミクロンと呼ばれる特定のリポタンパク質粒子と関連してリンパ循環に放出されます。

リポタンパク質リパーゼの触媒的介入のおかげで、カイロミクロンによって沈着したトリグリセリドは再び加水分解される。

グリセロールおよび遊離脂肪酸は、エネルギーを生成するための燃料として使用でき、脂肪組織中の脂質蓄積として蓄積し、そしてリン脂質、トリアシルグリセロールおよび他の種類の化合物の合成のための前駆体として使用できる。

血漿中の最も豊富なタンパク質である血漿アルブミンは、遊離脂肪酸を循環系に輸送する役割を果たします。

脂肪の酸化

グリセリンの酸化

私達が言ったように、トリグリセリドは3つの多かれ少なかれ長鎖の脂肪酸とグリセロールの結合から構成されています。

グリセロールは分子的観点から脂肪酸とは何の関係もありません。 それは除去され、糖新生、非炭水化物化合物(乳酸塩、アミノ酸、そして実際にはグリセロール)からのグルコースの形成をもたらすプロセスにおいて使用される。

グリセロールは蓄積することができず、そして細胞質ゾル中でATP分子を犠牲にしてL-グリセロール3ホスフェートに変換され、その後グリセロール3-ホスフェートは解糖に入るジヒドロキシアセトンホスフェートに変換され、そこでそれはピルビン酸に変換されそしておそらく酸化される。クレブスサイクルで。

脂肪酸の活性化

β酸化は、細胞質内で開始し、CoAとのチオエステル結合による脂肪酸の活性化がアシルSCoAを形成し、2分子のATPを消費する。 形成されたアシル-SCoAは、カルニチンアシルトランスフェラーゼによってミトコンドリア内に輸送される。

ミトコンドリアにおける脂肪酸の輸送

アシル-SCoAのいくつかの小分子はミトコンドリアの内膜を自然に横切ることができるが、生成されたアシル-SCoAの大部分はこの膜を横切ることができない。 これらの場合、アシル基はカルニチンアシルトランスフェラーゼIの触媒的介入のおかげでカルニチンに転移される。

経路の調節は主にミトコンドリアの外膜に位置するこの酵素のレベルで行われている。 血漿グルカゴンおよび脂肪酸レベルが高い場合は、絶食時に特に有効です。

アシル結合+カルニチンはアシルカルニチンと呼ばれる。

アシルカルニチンはミトコンドリアに入り、酵素カルニチンアシルトランスフェラーゼIIの介入によりアシル基を内部CoASH分子に供与する。 したがって、アシルSCoA分子が再び形成され、それがβ酸化と呼ばれるプロセスに入る。

B酸化

β酸化は、カルボキシル末端から始まる3番目の炭素(C - 3または炭素β)を常に酸化する酢酸の形で脂肪酸から2つの炭素原子を同時に分離することからなる(古い命名法で示されたその原子)。炭素β)として。 このため、プロセス全体はβ酸化と呼ばれます。

B酸化は、ミトコンドリアマトリックス中で起こる過程であり、クレブス回路(酢酸塩のさらなる酸化のため)および呼吸鎖(NADおよびFAD補酵素の再酸化のため)に密接に関連している。

β酸化のフェーズ

最初のβ酸化反応は、アシルCoaデヒドロゲナーゼと呼ばれる酵素による脂肪酸の脱水素化です。 この酵素は依存性FAD酵素です。

この酵素はC2とC3の間の二重結合の形成を可能にする:デヒドロゲナーゼのために失われた水素原子はFADに結合し、それがFADH2になる。

第二の反応は、二重結合に水分子を付加すること(水和)からなる。

第三の反応は、C3上のヒドロキシル基をカルボニル基に変換する別の脱水素化である。 今回の水素受容体はNADです。

第4の反応は、チオラーゼによるケト酸の分割を含む:アセチルCoAが形成され、そしてより短い鎖(2C以下)を有するアシルCoA。

底部に2個のアセチルCoAが形成されるので、この一連の反応は、鎖のC / 2から1を引いた数だけ繰り返される。 例:パルミチルCoA 16:2-1 = 7倍。

β酸化で生成されたアセチルCoAはクレブス回路に入ることができ、そこでオキサラセテートと結合してさらに酸化して二酸化炭素と水にする。 クレブス回路で酸化された各アセチルCoA 12個のATPは産生される

ケトン体形成

アセチルCoAがクレブス回路の受容能力を超えると(シュウ酸欠乏)、それはケトン体に変換される。 糖新生によるグルコースへの変換は不可能である。

特に、過剰のアセチルCoAは2分子のアセチルCoAに縮合してアセトアセチルCoAを形成する。

アセトアセチル−CoAから出発して、酵素は、3−ヒドロキシブチレートに変換することができる、または脱カルボキシル化によってアセトン(他の2つのケトン体)に変換することができるアセトアセテート(3つのケトン体のうちの1つ)を生成する。 このようにして形成されたケトン体は、代替エネルギー源として極端な条件下で体によって使用され得る。

奇数個の炭素原子での脂肪酸の酸化

脂肪酸の炭素原子数が奇数である場合、最後に3個の炭素原子を有するプロピオニルCoA分子が得られる。 ビオチンの存在下でのプロピオニル-CoAはカルボキシル化され、そしてD-メチルマロニル-CoAに変換される。 エピメラーゼによって、DメチルマロニルCoAはLメチルマロニルコアに変換されるだろう。 ムターゼによる、そしてシアノコバラミン(ビタミンB 12)の存在下でのLメチルマロニルCoAは、スクシニルCoA(クレブス回路の中間体)に変換されるであろう。

スクシニル-CoAは、糖新生などの多種多様な代謝過程において直接的または間接的に使用することができる。 したがって、プロピオニルCoAから、アセチルCoAとは異なり、グルコースを合成することが可能である。

脂肪酸の生合成

脂肪酸の生合成は、肝臓内で生成されたアセチル基(アセチルCoA)から始まる肝細胞(肝細胞)の細胞質で主に起こります。 これらの基はグルコースから誘導することができるので、炭水化物を脂肪に変換することが可能である。 しかしながら、ヒトの生物は、β酸化に由来するアセチル−SCoAを糖新生の前駆体に変換するのに必要な酵素を保有していないので、脂肪を炭水化物に変換することは不可能である。

導入部分で述べたように、β酸化はミトコンドリアマトリックス内で起こるのに対して、脂肪酸の生合成はサイトゾル内で起こる。 我々はまた、脂肪酸を形成するために、ミトコンドリアマトリックス内に生成されるアセチル基が必要であると述べた。

したがって、アセチルCoAをミトコンドリアから細胞質に転移させることができる特定の系が必要とされている。 この系、依存性ATPは、アセチルトランスポーターとしてクエン酸塩を使用する。 アセチル基を細胞質に輸送した後のクエン酸塩は、それらをCoASHに移動させてアセチルSCoaを形成する。

脂肪酸生合成の開始は、アセチルSCoAと二酸化炭素との重要な縮合反応によりマロニルSCoAを形成することによって起こる。

アセチルCoAのカルボキシル化は、極めて重要な酵素、アセチルCoAカルボキシラーゼによって起こる。 この酵素は、依存性ATP、アロステリック活性化剤(インスリンとグルカゴン)によって厳しく規制されています。

脂肪酸の合成は、CoAではなく、脂肪酸生合成のすべての中間体を輸送するACPと呼ばれる非環式基の輸送体タンパク質を使用します。

脂肪酸シンターゼと呼ばれる多酵素複合体があり、これは一連の反応を通して16以下の炭素原子を有する脂肪酸の形成をもたらす。 長鎖脂肪酸およびいくつかの不飽和脂肪酸は、パルミテートから出発して、エロンガーゼおよびデサチュラーゼと呼ばれる酵素の作用によって合成される。

脂肪酸の酸化と生合成の調節

低血糖レベルは、脂肪酸の酸化を促進する2つのホルモン、アドレナリンとグルカゴンの分泌を刺激します。

一方、インスリンは反対の作用を持ち、その介入により脂肪酸の生合成を促進します。 血中グルコースの増加はインスリン分泌の増加を引き起こし、それはその作用と共に細胞内へのグルコースの通過を促進する。 過剰なグルコースはグリコーゲンに変換され、筋肉や肝臓に蓄えられます。 肝臓グルコースの増加は脂肪酸酸化速度を遅くすることによりカルニチンアシルトランスフェラーゼを阻害するマロニル‐SCoAの蓄積を引き起こす