Syntéza mastných kyselín

Syntéza mastných kyselín zahŕňa viacstupňovú syntézu mastných kyselín na účely ukladania energie v organizme. Predstavuje iba časť metabolizmu tukov, ktorý je zase integrovaný do celkového metabolizmu. V normálnych stravovacích podmienkach je syntéza mastných kyselín pre človeka menej dôležitá, pretože strava už obsahuje tuky.

Čo je syntéza mastných kyselín?

Syntéza mastných kyselín je tiež známa pod vedeckým názvom lipogenéza. Predstavuje anabolický asimilovaný metabolický proces, ktorý slúži na ukladanie energetických rezerv pre organizmus. Platí to pre baktérie a huby, ako aj pre rastliny a zvieratá.

Lipogenéza je založená na prítomnosti niekoľkých dôležitých východiskových látok, vitamínov a enzýmov. Malonyl-CoA, ktorý sa tvorí z acetyl-CoA karboxyláciou (pridaním oxidu uhličitého) za enzymatických podmienok, zohráva pri syntéze ústrednú úlohu. Acetyl-CoA pochádza z rôznych metabolických ciest. Vyskytuje sa ako medziprodukt pri glykolýze (metabolizmus cukru), pri rozklade mastných kyselín alebo pri metabolizme bielkovín. S pomocou enzýmov (acetyl-CoA karboxylázy, syntetázy mastných kyselín), energetických nosičov (ATP, ADP) a vitamínov (biotín, kyselina pantoténová) sa potom riadi syntéza mastných kyselín.

Funkcia a úloha

Ukladanie energie je veľmi dôležité pre prežitie akéhokoľvek organizmu. Syntéza mastných kyselín sa ukázala ako ideálny spôsob ukladania energie v ranom štádiu vývoja. Mastné kyseliny sa v určitých bunkách určených na tento účel ukladajú v esterifikovanej forme ako tuky alebo oleje. Pri výstavbe bunkových membrán majú veľký význam aj iné estery mastných kyselín.

Na výrobu zariadení na uchovávanie energie sa mastné kyseliny esterifikujú trihydrickým alkoholom glycerolom. V bunkových membránach sú esterifikované zlúčeninami obsahujúcimi fosfor. Mastné kyseliny ďalej tvoria základ syntézy cholesterolu a rôznych hormónov (pohlavné hormóny, glukokortikoidy, mineralokortikoidy).

Chemicky predstavujú molekuly s dlhým reťazcom s uhlíkovým reťazcom a karboxylovou skupinou, niekedy je tento reťazec tiež rozvetvený. V uhlíkovom reťazci môžu byť občas prítomné aj dvojité väzby. Potom sú to nenasýtené mastné kyseliny. Nasýtené mastné kyseliny obsahujú iba jednoduché väzby.

Tieto malé štrukturálne rozdiely sú zodpovedné za množstvo možných funkcií tejto skupiny látok. Ich hlavnou funkciou je však ukladanie energie. Východiskové látky pre syntézu mastných kyselín sa vyrábajú každou metabolickou cestou. Acetyl-CoA sa pri štiepení vždy tvorí medziprodukt z uhľohydrátov, bielkovín a tukov. V mitochondriách sa acetyl-CoA štiepi na oxid uhličitý a vodu, zatiaľ čo sa vytvára energia.

Môže sa však použiť aj v cytoplazme na novú syntézu mastných kyselín. Za týmto účelom sa najskôr pomocou ATP premení na malonyl-CoA a ADP, s karboxyláciou a absorpciou energie. Malonyl-CoA zasa podlieha enzymatickej kondenzácii s acetyl-ACP. Výsledný butyryl-ACP sa opäť kondenzuje s malonyl-CoA. Tieto kondenzácie sa opakujú, až kým sa nevytvoria mastné kyseliny s dĺžkou reťazca do 16 atómov uhlíka.

Za normálnych podmienok má syntéza mastných kyselín u ľudí iba malý význam. Jedným z dôvodov je to, že jedlo zvyčajne obsahuje dostatočne veľký podiel tuku. Týmto spôsobom sa tuky prítomné v potrave rozložia na mastné kyseliny a v prípade potreby sa znova esterifikujú na tuky. Okrem toho pri vyváženej strave sú vyvážené dodávky energie a energetické požiadavky.

V minulosti však často existovali fázy hladu, takže telo muselo prijať viac energie vo forme jedla, keď bolo príliš veľa jedla, aby sa zásoby tuku mohli uložiť v čase núdze. To isté platí aj dnes pre zvieratá, ktoré musia prezimovať, aby prežili zimu. Syntéza mastných kyselín je pre nich veľmi dôležitá, pretože pri vytváraní tukových zásob sú tiež závislé od potravín bohatých na sacharidy.

Choroby a choroby

V súvislosti so zdravotnými problémami zohráva hlavnú úlohu nadmerná aj nedostatočná výroba mastných kyselín. Dnes sa choroby súvisiace so stravou stávajú bežnejšou. V období potravinového prebytku sa počet obéznych alebo dokonca obéznych ľudí zvyšuje. V dôsledku diéty s vysokým obsahom kalórií a uhľohydrátov sa v tele podporuje syntéza mastných kyselín.

Biosyntéza mastných kyselín by normálne mala dnes hrať iba podriadenú úlohu. Ale prejedanie je bežné kvôli nadmerným potravinám, stresu alebo problémom s duševným zdravím.

Výsledná obezita predstavuje pre zdravotníctvo veľké výzvy. Sekundárne ochorenia sú napríklad diabetes mellitus, artérioskleróza, kardiovaskulárne choroby, demencia alebo iné degeneratívne choroby.

Tomuto trendu možno čeliť iba zdravým životným štýlom s nízkym obsahom uhľohydrátov a fyzickou aktivitou. Okrem toho by spotreba energie a spotreba energie mali byť opäť v rovnováhe.

Hormonálny inzulín riadi absorpciu glukózy do buniek na výrobu energie. Ak sa však spotrebuje menej energie ako sa podáva, inzulín je zodpovedný za podporu syntézy mastných kyselín. V tomto prípade je glukóza vedená do tukových buniek, kde nová tvorba mastných kyselín začína okamžite.

Čím viac je tukové tkanivo naplnené tukom, tým je inzulín menej účinný. Komplikované metabolické procesy znižujú počet inzulínových receptorov na bunkových membránach. Výsledkom je zvýšenie hladiny cukru v krvi a zvýšenie produkcie inzulínu až do úplného zastavenia. Syntéza mastných kyselín sa tiež zastaví. Aby sa vytvorila energia, lipolýza v tukových bunkách sa zvyšuje so zvýšenou tvorbou ketónov, ktorá nadmerne okysľuje krv a môže viesť k diabetickému kóme.