Biochemická reakcia mastných kyselín

Mastné kyseliny sú nerozpustné vo vode. Po naviazaní na albumín v krvi (10:1) sú transportované do rôznych tkanív a buniek po celom tele a v mitochondriách buniek sa oxidujú a rozkladajú, pričom sa uvoľňuje veľké množstvo energie. Najaktívnejšie sú pečeň a svaly. V roku 1904 Knoop použil benzénové kruhy ako markery na sledovanie premeny mastných kyselín u zvierat a zistil, že keď sa degradovali nepárne uhlíkové deriváty mastných kyselín, v moči sa zistila kyselina hippurová, a ak išlo o uhlíky s párnym počtom, fenylacetyl v moči bola zistená kyselina močová. Predpokladá sa, že k degradácii acylových reťazcov mastných kyselín dochádza na atóme uhlíka, to znamená, že z reťazca mastnej kyseliny je zakaždým odrezaná dvojuhlíková jednotka. Neskoršie experimenty ukázali, že teória oxidácie je správna a dvojuhlíková jednotka je acetyl CoA. Mastné kyseliny musia byť aktivované pred vstupom do mitochondrií.
1) Aktivácia mastných kyselín;
2) Mastný acyl CoA vstupuje do mitochondrií
3) oxidácia mastného acylu CoA;
Oxidácia mastného acylu CoA na acetyl CoA zahŕňa štyri reakcie - dehydrogenáciu, pridanie vody, opätovnú dehydrogenáciu a sírenie. Zakaždým sa vyrobí jedna molekula acetyl-CoA a mastný acyl-CoA s o 2 menej uhlíka ako v pôvodnej molekule. Uskutoční sa ďalšie kolo oxidácie a cyklus sa opakuje.
4) Energetický výpočet oxidácie mastných kyselín
Jedna molekula kyseliny palmitovej (C16) môže po 7 -oxidácii produkovať 8 acetyl CoA, 7 NADH a 7 FADH2. Každý acetyl CoA vstupuje do cyklu TCA za vzniku 3 NADH, 1 FADH a 1 GTP a uvoľňuje 2 molekuly CO2.
Pri využívaní tuku ako energie môže organizmus získať aj veľké množstvo vody. Hrb ťavy je „sklad“ na ukladanie tuku, ktorý môže poskytnúť energiu aj potrebnú vodu.
Iné cesty oxidácie mastných kyselín
(1) Oxidácia nepárnych uhlíkových mastných kyselín. Ľudské telo obsahuje stopové množstvá uhlíkových mastných kyselín s nepárnym číslom a mnohé rastliny, morské organizmy a ropné kvasinky obsahujú určité množstvo uhlíkových mastných kyselín s nepárnym číslom. Okrem produkcie acetyl CoA, jeho oxidáciou vzniká aj jedna molekula propionyl CoA, ktorá sa pôsobením -karboxylázy a izomerázy premení na sukcinyl CoA a úplne sa oxiduje cestou TCA.
(2) Oxidácia nenasýtených mastných kyselín. Asi polovica mastných kyselín v tele sú nenasýtené mastné kyseliny, v ktorých sú dvojité väzby všetky v cis konfigurácii. Nemôžu byť katalyzované enoyl-CoA hydratázou, ktorá katalyzuje adíciu vody na trans dvojité väzby. Preto je potrebná účasť izomerázy a reduktázy, aby mohla prebiehať oxidácia všeobecných nenasýtených mastných kyselín. Napríklad kyselina olejová je kyselina oktadecénová (cis-△9) a kyselina olejová v cytoplazme je tiež aktivovaná, aby sa vytvoril oleoyl CoA, ktorý sa potom transportuje, aby sa vytvoril oleoyl CoA v mitochondriálnej matrici, a potom podstúpi tri cykly - oxidáciou za vzniku 3 molekúl acetyl CoA a cis-△3-dodecenoyl CoA. Ten sa konvertuje na trans-△2-dodecenoyl CoA izomerázou a L- -hydroxyacyl CoA sa generuje enoyl CoA hydratázou a potom sa podrobuje piatim kolám oxidácie za vzniku 6 molekúl acetyl CoA, celkom 9 molekúl acetyl CoA.
Oxidácia polynenasýtených mastných kyselín vyžaduje aj účasť špeciálnej reduktázy.
Ketónové telieska
Ketolátky sú špeciálne medziprodukty vznikajúce normálnym rozkladom mastných kyselín v pečeni, vrátane kyseliny acetoctovej (tvorí asi 30 %), kyseliny hydroxymaslovej (kyseliny hydroxymaslovej) a kyseliny acetoctovej (tvorí asi 30 %). Ketón tvorí asi 70 % celkovej telesnej hmotnosti) a veľmi malé množstvo acetónu. Hladina ketolátok v krvi normálnych ľudí je veľmi nízka, čo je normálny jav, že ľudské telo využíva oxidáciu tukov na energiu. Pri určitých fyziologických stavoch (hlad, pôst) alebo patologických stavoch (ako je cukrovka) je však narušený zdroj cukru alebo zásobovanie oxidačnou energiou, zvyšuje sa mobilizácia tukov a mastné kyseliny sa stávajú hlavným zdrojom energie pre ľudský organizmus. Ak množstvo ketolátok syntetizovaných v pečeni prekročí schopnosť extrahepatálnych tkanív využiť ketolátky, rovnováha medzi nimi sa stratí a koncentrácia v krvi bude príliš vysoká, čo vedie ku ketoacetémii a ketonúrii. Kyselina acetooctová a kyselina -hydroxymaslová sú kyslé látky, takže veľká akumulácia ketolátok v tele môže tiež spôsobiť acidózu.