Кіріспе

Биологиялық процестердің жиынтығы. Майлы қышқылдар метаболизмі – липидтерге жататын макронутриенттер санатына кіретін майлы қышқылдармен байланысты немесе оларға қатысты әртүрлі метаболикалық процестердің жиынтығы. Бұл процестерді негізінен (1) энергия өндіретін катаболикалық процестерге және (2) басқа қосылыстардың құрылыс блогы ретінде қызмет ететін анаболикалық процестерге бөлуге болады. Катаболизм кезінде майлы қышқылдар энергия өндіру үшін, негізінен аденозин трифосфаты (АТФ) түрінде метаболизмге ұшырайды. Басқа макронутриенттер кластарымен (көмірсулар және белоктар) салыстырғанда, майлы қышқылдар бета-окисдену және лимон қышқылы циклы арқылы толық тотыққанда граммға шаққанда ең көп АТФ береді. Сондықтан майлы қышқылдар (көбінесе триглицеридтер түрінде) көптеген жануарларда, ал өсімдіктерде азырақ мөлшерде отынды сақтаудың басты түрі болып табылады. Анаболизмде толық майлы қышқылдар триглицеридтердің, фосфолипидтердің, екінші хабаршылардың, гормондардың және кетон денелерінің маңызды прекурсорлары болып табылады. Мысалы, фосфолипидтер жасуша мембраналарын құрайтын фосфолипидтік екі қабатты құрайды. Фосфолипидтер плазмалық мембрананы және жасуша ішіндегі органеллаларды, мысалы ядроды, митохондрияны, эндоплазмалық торды және Гольджи аппаратын қамтитын басқа мембраналарды құрайды. Анаболизмнің тағы бір түрінде майлы қышқылдар екінші хабаршылар және жергілікті гормондар сияқты басқа қосылыстарды құру үшін өзгертіледі. Бұл жергілікті гормондардың арасында арахидон қышқылынан жасалған простагландиндер ең танымалдары болып есептеледі.

Эикосаноидты паракриндрлі гормондар

Май қышқылдарының метаболизмінің өнімдерінің бірі – простагландиндер, жануарларда гормон тәрізді әртүрлі әсер ететін қосылыстар. Простагландиндер адамдар мен басқа жануарлардың дерлік барлық тіндерінде табылды. Олар арахидон қышқылынан – 20 көміртекті көп қанықпаған май қышқылынан ферменттік жолмен түзіледі. Сондықтан, әрбір простагландинде 20 көміртектік атом және 5 көміртектік сақина болады. Олар эйкозаноидтардың кіші классы және май қышқылдарының туындыларының простаноидтар класын құрайды. Простагландиндер жасуша мембранасында мембрана құрамына кіретін фосфолипидтерден арахидонаттың бөлінуі арқылы синтезделеді. Бұл процесті фосфолипаза А мембраналық фосфолипидке тікелей әсер етуі немесе липазаның DAG (диацилглицеролға) әсер етуі катализдейді. Содан кейін арахидонатқа простагландин синтезасының циклооксигеназа компоненті әсер етеді, бұл май қышқылының тізбегінің ортасында циклопентан сақинасын қалыптастырады. Реакция кезінде екі молекула оттегінен алынған 4 оттек атомы қосылады. Нәтижесінде простагландин G пайда болады, ол фермент кешенінің гидропероксидаза компонентімен простагландин H-ға айналады. Бұл өте тұрақсыз қосылыс тез басқа простагландиндерге, простациклинге және тромбоксандарға айналады. Керісінше, тромбоксандар (қан тақташалары жасушаларымен өндіріледі) қантамырларды тарылтады және қан тақташаларының бірігуіне көмектеседі. Олардың атауы қан ұю процесіне (тромбозға) қатысуынан шыққан.

Май қышқылдарының тамақтану көздері, олардың қорытылуы, сіңірілуі, қанда тасымалдануы және сақталуы

Организмдегі май қышқылдарының маңызды бөлігі диетадан, жануарлар немесе өсімдіктер текті триглицеридтер түрінде алынады. Құрлықтағы жануарлардан алынған майлардағы май қышқылдары көбінесе қаныққан, ал балық және өсімдіктердің триглицеридтеріндегі май қышқылдары жиі полиқанықпаған және сондықтан май түрінде болады. Бұл триглицеридтер ішекте сіңірілмейді. Олар панкреатикалық липаза ферментінің әсерімен моно- және диглицеридтерге, сондай-ақ еркін май қышқылдарына (бірақ еркін глицеролға емес) ыдырайды. Панкреатикалық липаза, панкреатикалық шырыстың құрамында болатын колипаза деп аталатын белокпен 1:1 кешенін құрайды, бұл оның активтілігі үшін қажет. Белсенді кешен тек су-май интерфейсінде ғана жұмыс істей алады. Сондықтан, осы ферменттердің оңтайлы жұмысы үшін майлардың алдымен өт тұздарымен эмульсиялануы қажет. Ас қорыту өнімдері, три-, ди- және моноглицеридтер мен еркін май қышқылдарының қоспасынан тұрады. Олар диетаның басқа майда еритін құрамымен (мысалы, майда еритін витаминдер мен холестерин) және өт тұздарымен бірге он екі елі ішектің сулы ортасында аралас мицеллаларды құрайды (суреттерге қараңыз). Бұл мицеллалардың құрамы (бірақ өт тұздары емес) кішкентай ішектің эпителийлік жасушаларына (энтероциттерге) енеді, онда олар триглицеридтерге қайта синтезделеді және лимфа жүйесінің капиллярларына (лакталдарға) шығарылатын хиломикронға жиналады. Лакталдар кеуде түтікшесіне құйылады, ол мойынның төменгі сол жағындағы сол жақ жақын және сол жақ субклавиан веналарының қосылысында веналық қанға құйылады. Бұл майда еритін ас қорыту өнімдерінің бауыр арқылы өтіп, тікелей жалпы қан айналымына түсетінін білдіреді, бұл басқа барлық ас қорыту өнімдерінен өзгеше. Бұл ерекшеліктің себебі әлі белгісіз. Хиломикрон денеде айналып, майлы тамақтан кейін қан плазмасына сүтті немесе қаймақты көрініс береді. Капиллярлардың эндотелий бетіндегі липопротеин липазасы, әсіресе майлы тіндерде, бірақ басқа тіндерде де аздап, хиломикронды еркін май қышқылдарына, глицеринге және хиломикрон қалдықтарына ыдыратады. Май қышқылдары майлы жасушалармен сіңіріледі, ал глицерин мен хиломикрон қалдықтары қан плазмасында қалады және ақырында бауырмен алынып тасталады. Хиломикронның ыдырауынан босаған бос май қышқылдары адипоциттермен сіңіріледі, онда олар гликолиз жолында алынған глицерин көмегімен триглицеридтерге қайта синтезделеді. Бұл триглицеридтер басқа тіндердің отын қажеттіліктеріне дейін адипоциттердің май тамшысында сақталады. Бауыр ішектерден келетін порталық вена арқылы қаннан глюкозаның бір бөлігін сіңіреді. Бауыр гликоген қорын толықтырғаннан кейін (толыққанда шамамен 100 г гликоген) қалған глюкозаның көп бөлігі төменде сипатталғандай май қышқылдарына айналады. Бұл май қышқылдары глицеринмен бірігіп, триглицеридтерді құрайды, олар хиломикронға өте ұқсас, бірақ өте төмен тығыздықты липопротеиндер (VLDL) деп аталатын тамшыларға жиналады. Бұл VLDL тамшылары хиломикрон сияқты бірдей жолмен өңделеді, бірақ VLDL қалдықтары аралық тығыздықты липопротеин (IDL) деп аталады, ол қаннан холестеринді тазарта алады. Бұл IDL-ді төмен тығыздықты липопротеинге (LDL) айналдырады, оны жасушалар жасушалық мембраналарына холестерин енгізу үшін немесе синтетикалық мақсаттар үшін (мысалы, стероид гормондарының түзілуі) қажет етеді. Қалған LDL бауырмен алынып тасталады. Майлы тіндер мен сүт бездері де триглицеридтерге айналдыру үшін қаннан глюкозаны сіңіреді. Бұл бауырдағыдай болады, бірақ бұл тіндер VLDL түрінде қанға шығарылған триглицеридтерді бөліп шығармайды. Майлы тіндердің жасушалары триглицеридтерді май тамшыларында сақтайды, содан кейін оларды еркін май қышқылдары және глицерин ретінде қанға (жоғарыда сипатталғандай) шығарады, бұл плазмадағы инсулин концентрациясы төмен, ал глюкагон және/немесе адреналин концентрациясы жоғары болған кезде болады. Сүт бездері майды (крем май тамшылары түрінде) сүтке шығарады, ол алдыңғы гипофиз гормоны пролактиннің әсерінен пайда болады. Денедегі барлық жасушалар өз мембраналарын және органеллаларының мембраналарын жасау және сақтау қажет. Олардың толықтай қаннан сіңген бос май қышқылдарына сүйенетіндігі немесе қандағы глюкозадан өз май қышқылдарын синтездей алатыны белгісіз. Орталық нерв жүйесінің жасушалары өздерінің май қышқылдарын шығаруға қабілетті болуы мүмкін, өйткені бұл молекулалар қан-ми қабырғасы арқылы өте алмайды. Суреттерде микроорганизмдерде май қышқылдарының қалай синтезделетіні көрсетілген және Escherichia coli-де табылған ферменттер тізімі келтірілген. Жануарларда, сондай-ақ ашытқы сияқты кейбір саңырауқұлақтарда, осы реакциялар май қышқылдарының синтезі I (FASI) ферментінде жүзеге асады, бұл барлық май қышқылы жасауға қажетті ферменттік белсенділіктері бар үлкен димерлі белок. FASI, FASII-ге қарағанда тиімділігі төмен, бірақ ол "орта тізбекті" май қышқылдарының ерте тізбек тоқтауы арқылы көбірек молекулалардың түзілуіне мүмкіндік береді. 16:0 көміртекті май қышқылы пайда болғаннан кейін, ол десатурация және/немесе удлинение процесінен өтуі мүмкін. Удлинение, стеараттан (18:0) басталады, негізінен эндоплазмалық ретикулумда бірнеше мембранаға байланысқан ферменттермен жүзеге асырылады. Удлинение процесіне қатысқан ферменттік қадамдар негізінен май қышқылдарының синтезімен жүзеге асырылатын қадамдармен бірдей, бірақ удлинениедің төрт негізгі тізбекті қадамы жеке белоктармен орындалады, олар физикалық тұрғыдан байланысқан болуы мүмкін. Қадам Фермент Реакция Сипаттамасы (a) Ацетил CoA:ACP трансацилаза Ацетил CoA-ны малоннил ACP-мен реакцияға белсендіреді (b) Малоннил CoA:ACP трансацилаза Ацетил ACP-мен реакцияға малоннил CoA-ны белсендіреді (c) 3 кетоацил ACP синтазасы ACP байланысқан ацил тізбегін тізбекті ұзартатын малоннил ACP-мен реакцияға түсіреді (d) 3 кетоацил ACP редуктазасы 3 көміртекті кетонды гидроксил тобына дейін тотықтырады (e) 3 Гидроксиацил ACP дегидратазасы Суды жояды (f) Эноил ACP редуктазасы C2-C3 екі байланысын тотықтырады. Шартты түрде: ACP – Ацил тасымалдаушы белок, CoA – Кофермент A, NADP – Никотинамид аденин динуклеотид фосфаты. Май синтезі кезінде тотықтырғыш агент NADPH болса, май қышқылдарының ыдырауында (ацетил CoA-ға дейін) NAD тотықтырғыш агент болады. Бұл айырмашылық биосинтездік реакциялар кезінде NADPH тұтынылатынына, ал энергия беретін реакцияларда NADH пайда болатынына қатысты жалпы принципті көрсетеді. (Осылайша, холестериннің ацетил CoA-дан синтезіне де NADPH қажет; ал гликолиз кезінде NADH пайда болады.) NADPH көзі екі есе көп. Малат оксидативті декарбоксилденгенде "NADP+ байланысқан малик ферменті" пируват, CO және NADPH пайда болады. NADPH пентоза фосфат жолы арқылы да пайда болады, ол глюкозаны нуклеотидтер мен нуклеин қышқылдарының синтезіне пайдаланылатын рибозаға айналдырады немесе пируватқа ыдырайды. Цитозольдік ацетил CoA ацетил CoA карбоксилазасымен малоннил CoA-ға карбоксилденеді, май қышқылдарының синтезіндегі бірінші міндетті қадам.

Май қышқылдарының синтезін реттеу

Ацетил-КоА ацетил-КоА карбоксилазасы арқылы малонил-КоА-ға айналады, содан кейін малонил-КоА май қышқылдарының синтез жолына қосылады. Ацетил-КоА карбоксилазасы қаныққан тік тізбекті май қышқылдарының синтезіндегі реттеу ортасы болып табылады және фосфорильдеуге де, аллостерикалық реттеуге де ұшырайды. Фосфорильдеу арқылы реттелу көбінесе сүтқоректілерде байқалады, ал аллостерикалық реттелу көптеген организмдерде кездеседі. Аллостерикалық бақылау пальмитоил-КоА-ның кері байланыс арқылы тежелуі және цитраттың белсендіруі арқылы жүзеге асады. Қаныққан май қышқылдарының синтезінің соңғы өнімі – пальмитоил-КоА-ның жоғары деңгейі ацетил-КоА карбоксилазасын аллостерикалық түрде инактивациялап, жасушаларда май қышқылдарының жиналуын болдырмайды. Цитрат жоғары деңгейде ацетил-КоА карбоксилазасын белсендіреді, себебі жоғары деңгейде ацетил-КоА Кребс циклына жеткілікті мөлшерде қоректенуге және энергия өндіруге мүмкіндік береді. Қан плазмасындағы инсулиннің жоғары деңгейі (мысалы, тамақтанғаннан кейін) ацетил-КоА карбоксилазасының дефосфорильденуіне және белсендірілуіне себеп болады, осылайша ацетил-КоА-дан малонил-КоА түзілуіне, нәтижесінде көмірсулардың май қышқылдарына айналуына ықпал етеді, ал эпинефрин мен глюкагон (аштық және физикалық жаттығу кезінде қанға бөлінеді) осы ферменттің фосфорильденуіне себеп болады, бұл бета-тотығу арқылы май қышқылдарының тотығуына және митохондриялық май қышқылдарының тотығуына (ФАО) артықшылық бере отырып, липогенезді тежейді. Бұл процестердің бәрі ісік пайда болуы мен жасушалардың өсуінің әртүрлі аспектілеріне қатысты.