Struktur, jenis asam lemak, fungsi, biosintesis

Itu asam lemak Mereka adalah makromolekul organik yang berasal dari hidrokarbon, yang terdiri dari rantai panjang atom karbon dan hidrogen yang bersifat hidrofobik (terlarut lemak) dan merupakan dasar struktural lemak dan lipid.

Mereka adalah molekul yang sangat beragam yang dibedakan satu sama lain dengan panjang rantai hidrokarbon mereka dan kehadiran, jumlah, posisi dan/atau konfigurasi ikatan rangkap mereka.

Skema Umum Asam Lemak Jenuh (Sumber: Laghi.L [cc by-sa 3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/)] Via Wikimedia Commons)

Pada lipid hewan, tumbuhan, jamur dan mikroorganisme seperti bakteri dan ragi, lebih dari 100 jenis asam lemak yang berbeda telah dijelaskan dan dianggap sebagai spesies dan jaringan spesifik di kebanyakan makhluk hidup.

Minyak dan lemak yang dikonsumsi manusia setiap hari berasal dari hewan atau tumbuhan, sebagian besar terdiri dari asam lemak.

[TOC]

Perkenalan

Mentega, antara lain, pada dasarnya terdiri dari asam lemak (Sumber: Afrika Studio, via Pixabay.com)

Molekul asam lemak melakukan fungsi penting pada tingkat sel, yang menjadikannya komponen penting dan, karena beberapa di antaranya tidak dapat disintesis oleh hewan, mereka harus mendapatkannya dari diet.

Asam lemak jarang terjadi sebagai spesies bebas dalam sitosol sel, sehingga umumnya merupakan bagian dari konjugat molekul lainnya seperti:

- Lipid, dalam membran biologis.

- Trigliserida atau ester asam lemak, yang berfungsi sebagai cadangan pada tanaman dan hewan.

- Lilin, yang merupakan ester padat asam lemak rantai panjang dan alkohol.

- Zat serupa lainnya.

Pada hewan, asam lemak disimpan dalam sitoplasma sel sebagai tetesan kecil lemak yang terdiri dari kompleks yang disebut triasilgliserol, yang tidak lebih dari molekul gliserol yang telah bergabung, di masing -masing atom karbonnya, rantai asam lemaknya dengan ikatan tipe ester.

Sementara bakteri memiliki asam lemak jenuh yang pendek dan biasanya.

Struktur

Asam lemak adalah molekul amphipatic, yaitu, mereka memiliki dua daerah yang ditentukan secara kimia: daerah polar hidrofilik dan daerah apolar hidrofobik.

Wilayah hidrofobik terdiri dari rantai hidrokarbon panjang yang, dalam istilah kimia, tidak terlalu reaktif. Wilayah hidrofilik, di sisi lain, terdiri dari terminal group karboksil (-COH), yang berperilaku seperti asam.

Kelompok terminal karboksil atau asam karboksilat ini terionisasi dalam larutan, sangat reaktif (secara kimia) dan sangat hidrofilik, sehingga merupakan tempat persimpangan kovalen antara asam lemak dan molekul lainnya.

Panjang rantai hidrokarbon asam lemak biasanya memiliki jumlah atom karbon yang bahkan, dan ini terkait erat dengan proses biosintetik yang dengannya mereka diproduksi, karena pertumbuhannya terjadi dari pasangan karbon.

Asam lemak yang paling umum memiliki rantai antara 16 dan 18 atom karbon dan hewan, rantai ini tidak bercabang.

Klasifikasi

Asam lemak diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar sesuai dengan sifat hubungan yang menyusunnya, yaitu, sesuai dengan adanya ikatan sederhana atau ikatan rangkap antara atom karbon dari rantai hidrokarbon mereka.

Dengan demikian, ada asam lemak jenuh dan tidak jenuh.

- Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan karbon - karbon sederhana dan semua atom karbonnya "jenuh" atau terkait dengan molekul hidrogen.

- Asam lemak tak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan karbon - karbon ganda dan tidak semua ini melekat pada atom hidrogen.

Asam lemak tak jenuh juga dibagi sesuai dengan jumlah tidak jenuh (ikatan rangkap) dalam jenuh tunggal, yang dengan ikatan rangkap tunggal, dan tak jenuh ganda, yang memiliki lebih dari satu.

Asam lemak jenuh

Mereka biasanya memiliki antara 4 dan 26 atom karbon yang disatukan oleh tautan sederhana. Titik pencairannya berbanding lurus dengan panjang rantai, yaitu, dengan berat molekulnya.

Asam lemak yang memiliki antara 4 dan 8 karbon adalah cairan pada suhu 25 ° C dan adalah yang membentuk minyak yang dapat dimakan, sedangkan yang dengan lebih dari 10 atom karbon padat.

Di antara yang paling umum adalah asam laurat, yang berlimpah di pohon kelapa dan biji kelapa; Asam palmitat, yang ditemukan di telapak tangan, kakao dan mentega babi, dan asam stearat, yang ada dalam kakao dan minyak terhidrogenasi.

Mereka adalah asam lemak dengan stabilitas yang jauh lebih banyak daripada asam lemak tak jenuh, terutama dalam menghadapi oksidasi, setidaknya dalam kondisi fisiologis.

Berkat fakta bahwa ikatan karbon sederhana - ikatan karbon dapat diputar bebas.

Asam lemak tak jenuh

Asam lemak ini sangat reaktif dan rentan terhadap saturasi dan oksidasi. Mereka umum di tanaman dan organisme laut. Mereka yang memiliki ikatan rangkap tunggal dikenal sebagai monounst jenuh atau monoenoik, sedangkan mereka yang memiliki lebih dari dua dikenal sebagai polienika atau tak jenuh ganda atau tak jenuh ganda.

Dapat melayani Anda: DNA polimerase

Kehadiran ikatan rangkap adalah umum di antara atom karbon antara posisi 9 dan 10, tetapi ini tidak berarti bahwa asam lemak monouinsaturasi tidak ditemukan dengan tidak jenuh di posisi lain.

Tidak seperti jenuh, asam lemak tak jenuh terdaftar bukan dari gugus karboksil terminal, tetapi menurut posisi ikatan rangkap pertama C - C. Dengan demikian, ini dibagi menjadi dua kelompok, omega-6 atau ω6 dan omega-3 atau Ω3.

Asam omega-6 memiliki ikatan rangkap pertama dalam karbon nomor 6 dan asam omega-3 memilikinya dalam angka karbon 3. Denominasi Ω diberikan oleh ikatan rangkap yang paling dekat dengan gugus metil akhir.

Tautan ganda juga dapat ditemukan dalam dua konfigurasi geometris yang dikenal sebagai "Cis " Dan "trans".

Asam lemak tak jenuh paling alami memiliki konfigurasi "Cis”Dan ikatan rangkap asam lemak yang ada pada lemak komersial (dihidrogenasi) ditemukan di "trans".

Dalam asam lemak tak jenuh ganda, dua ikatan rangkap biasanya dipisahkan satu sama lain setidaknya oleh gugus metil, yaitu, atom karbon yang melekat pada dua atom hidrogen.

Fungsi

Asam lemak memiliki banyak fungsi dalam organisme hidup dan, seperti yang disebutkan di atas, salah satu fungsi esensial mereka sebagai bagian penting dari lipid, yang merupakan komponen utama membran biologis dan salah satu dari tiga biomolekul yang paling melimpah dalam organisme dalam organisme yang hidup bersamaan dengan hubungan dengan hubungan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan hubungan dengan hubungan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan hubungan dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan bersama dengan bersama dengan bersama dengan hubungan bersama dengan bersama dengan hubungan bersama dengan bersama dengan hubungan bersama dengan bersama dengan hubungan bersama dengan bersama dengan hubungan bersamaan protein dan karbohidrat.

Mereka juga merupakan substrat energi yang sangat baik berkat sejumlah besar energi yang diperoleh dalam bentuk ATP dan metabolit perantara lainnya.

Mengingat fakta bahwa hewan, misalnya, tidak dapat menyimpan karbohidrat, asam lemak mewakili sumber utama penyimpanan energi yang berasal dari oksidasi kelebihan gula.

Asam lemak jenuh pendek dalam usus besar berpartisipasi dalam stimulasi penyerapan air dan ion natrium, klorida dan bikarbonat; Selain itu, mereka memiliki fungsi dalam produksi lendir, dalam proliferasi kolonosit (sel usus besar), dll.

Asam lemak tak jenuh sangat berlimpah pada minyak yang dapat dimakan yang berasal dari tanaman, yang penting dalam diet semua manusia.

Minyak yang kita konsumsi setiap hari adalah asam lemak (Sumber: StevepB, via Pixabay.com)

Yang lain berpartisipasi sebagai ligan beberapa protein dengan aktivitas enzimatik, sehingga mereka penting sehubungan dengan efeknya pada metabolisme energi sel tempat mereka ditemukan.

Biosintesis

Degradasi asam lemak dikenal sebagai β-oksidasi dan terjadi pada mitokondria sel eukariotik. Biosintesis, sebaliknya, terjadi pada sitosol sel hewan dan dalam kloroplas (organel fotosintesis) dari sel tanaman.

Ini adalah proses asetil-CoA, malonyl-CoA dan NADPH, itu terjadi pada semua organisme hidup dan pada hewan "superior" seperti mamalia. Misalnya, sangat penting dalam jaringan hati dan adiposa, serta di kelenjar susu.

NADPH yang digunakan untuk rute ini terutama merupakan produk dari reaksi oksidasi yang bergantung pada NADP dari rute pentosa fosfat, sementara asetil-KOA dapat berasal dari sumber yang berbeda, misalnya, dari dekarboksilasi oksidatif piruvat, dari KREBS dan β- oksidasi asam lemak.

Rute biosintesis, seperti β-oksidasi, sangat diatur dalam semua sel dengan efektor alestheric dan modifikasi kovalen enzim yang berpartisipasi dalam regulasi.

-Sintesis Malonyl-CoA

Rute dimulai dengan pembentukan perantara metabolisme yang dikenal sebagai malonyl-CoA dari molekul asetil-koa dan dikatalisis oleh enzim multifungsi yang disebut asetil-CoA carboxilasa.

Reaksi ini adalah reaksi terhadap penambahan molekul karboksil (-COH, karboksilasi) yang tergantung pada biotin dan terjadi dalam dua langkah:

1. Pertama, transfer, ATP tergantung, dari karboksil yang berasal dari bikarbonat (HCO3-) ke molekul biotin yang ditemukan sebagai kelompok prostetik (non-protein) yang terkait dengan asetil-CoA karboksilase.
2. Selanjutnya, CO2 ditransfer ke asetil-CoA dan malonyl-CoA diproduksi.

-Reaksi rute

Pada hewan, pembentukan rantai karbohidrat asam lemak terjadi lebih lanjut melalui reaksi kondensasi berurutan yang dikatalisis oleh enzim multi -kritis dan multifungsi yang dikenal sebagai asam lemak sintase.

Enzim ini mengkatalisasi kondensasi unit asetil-KoA dan molekul multonil-koa yang dihasilkan dari reaksi karboksilase asetil-KoA, proses di mana molekul CO2 dilepaskan untuk setiap malonyl-CoA yang ditambahkannya ditambahkan ditambahkannya.

Asam lemak tumbuh sterifikasi menjadi protein yang disebut "protein pembawa asil" atau ACP, yang membentuk thioés dengan gugus asil. Di dalam DAN. coli Protein ini adalah polipeptida 10 kDa, tetapi pada hewan itu adalah bagian dari sintase kompleks asam lemak.

Dapat melayani Anda: noxa

Pecahnya ikatan ini Tioéster melepaskan energi dalam jumlah besar, yang memungkinkan, secara termodinamik, terjadinya langkah -langkah kondensasi pada rute biosintetik.

Sintase kompleks asam lemak

Pada bakteri, aktivitas asam sintase sebenarnya sesuai dengan enam enzim independen yang menggunakan asetil-CoA dan malonyl-CoA untuk membentuk asam lemak dan yang terkait dengan enam aktivitas enzimatik yang berbeda.

Sintase asam lemak kompleks homodimerik dan multifungsi hewan (Sumber: Boehringer Ingelheim [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Pada mamalia, di sisi lain, asam lemak sintase adalah kompleks enzimatik homodimik multifungsi sekitar 500 kDa berat molekul, yang memiliki enam aktivitas katalitik yang berbeda dan dengan mana protein pembawa asam terkait.

Langkah 1: Reaksi Berkecil

Kelompok TIOL dalam limbah sistein yang bertanggung jawab atas penyatuan perantara metabolik dengan enzim ACP harus dimuat, sebelum awal sintesis, dengan gugus asam yang diperlukan.

Untuk melakukan ini, kelompok asetil asetil-CoA ditransfer ke kelompok TIOL (-SH) dari salah satu residu sistein dari subunit ACP dari sintase asam lemak. Reaksi ini dikatalisis oleh subunit ACP-ACIL-Transferase.

Kelompok asetil kemudian ditransfer dari ACP ke residu sistein lain di situs katalitik subunit enzimatik lain dari kompleks yang dikenal sebagai β-cethoacyl-acp-sinta. Dengan demikian, kompleks enzimatik adalah "gandum" untuk memulai sintesis.

Langkah 2: Transfer Unit Malonyl-CoA

Malonyl-CoA yang diproduksi oleh asetil-CoA carboxilasa ditransfer ke kelompok Tiol dalam ACP dan selama reaksi ini bagian COA hilang. Reaksi dikatalisis oleh subunit Malonil-ACP-Transferase dari kompleks asam lemak sintase, yang kemudian menghasilkan Malonil-ACP.

Selama proses ini, kelompok malonik terkait dengan ACP dan β-cotoacil-ACP-sita melalui tautan ester dan sulfidl lainnya, masing-masing.

Langkah 3: Kondensasi

Enzim β-zoacil-ACP-Sunalka mengkatalisasi transfer kelompok asetil yang bergabung dengannya dalam perjalanan "gandum" ke karbon 2 dari kelompok Malonilo yang, pada langkah sebelumnya, ditransfer ke ACP.

Selama reaksi ini molekul CO2 dilepaskan yang berasal dari malonyl, yang sesuai dengan CO2 yang dikontribusikan oleh bikarbonat dalam reaksi karboksilasi karboksilase asetil-KoA. Kemudian, Acetoacethyl-ACP terjadi.

Langkah 4: Pengurangan

Subunit β-zoasil-ACP-reductase mengkatalisasi pengurangan ACEOACETYL-ACP yang bergantung pada NADPH.

Langkah 5: Dehidrasi

Langkah ini membentuk trans-α, β-asil-ACP atau ∆2-insaturado-acil-ACP (crratonil-ACP), produk dari dehidrasi d-β-hydroxybutiril-acp dengan aksi subunit-ACP yang marah-ACP -Hydratasa.

Kemudian, cratonil-ACP dikurangi menjadi butiril-ACP dengan reaksi yang bergantung pada NADPH yang dikatalisis oleh subunit marah-reduktase. Dengan reaksi ini yang pertama dari tujuh siklus yang diperlukan untuk memproduksi Palmitail-ACP, yang merupakan prekursor dari hampir semua asam lemak selesai.

Bagaimana reaksi kondensasi selanjutnya mengikuti?

Kelompok butirilo ditransfer dari ACP ke kelompok Tiol dari residu sistein dalam β-cethoacil-ACP-sita, sehingga ACP mampu menerima kelompok malonik lain dari malonyl-CoA.

Dengan cara ini, reaksi yang terjadi adalah kondensasi Malonil-ACP dengan buturil-β-cotoacil-ACP-Sinta, yang menimbulkan β-zotohexanoil-ACP + CO2.

Palmitail-ACP yang muncul dari langkah-langkah berikutnya (setelah penambahan 5 unit malonik) dapat dilepaskan sebagai asam palmitat bebas berkat aktivitas enzim thioesterase, dapat ditransfer ke COA atau dimasukkan ke dalam asam fosfatid untuk Rute sintesis fosfolipid dan triasilgliserida.

Struktur Asam Palmitat (Sumber: Andel, Via Wikimedia Commons)

Sintase asam lemak dari sebagian besar organisme berhenti dalam sintesis palmitail-ACP, mengingat bahwa situs katalitik subunit β-cethoacyl-acp-synthase memiliki konfigurasi di mana hanya asam lemak yang dapat diakomodasi.

Bagaimana asam lemak dari jumlah atom karbon ganjil?

Ini relatif umum pada organisme laut dan juga disintesis oleh sintase asam lemak kompleks. Namun, reaksi "gandum" terjadi dengan molekul yang lebih panjang, propionil-ACP, dari tiga atom karbon.

Dimana dan bagaimana asam lemak dari rantai yang lebih panjang?

Asam palmitat, seperti yang dikomentari, berfungsi sebagai prekursor untuk banyak asam lemak jenuh dan tak jenuh dari rantai yang lebih panjang. Proses "perpanjangan" asam lemak terjadi pada mitokondria, sementara pengenalan ketidakjenuhan yang pada dasarnya terjadi pada retikulum endoplasma.

Banyak organisme mengubah asam lemak jenuh mereka menjadi tak jenuh sebagai adaptasi terhadap suhu lingkungan yang rendah, karena ini memungkinkan mereka untuk mempertahankan titik fusi lipid di bawah suhu sekitar.

Sifat asam lemak

Banyak sifat asam lemak tergantung pada panjang rantai mereka dan keberadaan serta jumlah tidak jenuh:

Dapat melayani Anda: teori sintesis abiotik: karakteristik utama

- Asam lemak tak jenuh memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada asam lemak jenuh dengan panjang yang sama.

- Panjang asam lemak (jumlah atom karbon) berbanding terbalik dengan fluiditas atau fleksibilitas molekul, yaitu, molekul yang paling "pendek" lebih cairan dan sebaliknya.

Secara umum, zat lemak cairan terdiri dari asam lemak dengan rantai pendek dan dengan kehadiran tidak jenuh.

Tanaman memiliki jumlah asam lemak tak jenuh yang berlimpah, serta hewan yang hidup pada suhu yang sangat rendah, karena ini, sebagai komponen lipid yang ada dalam membran sel, memberi mereka fluiditas yang lebih besar dalam kondisi ini.

Dalam kondisi fisiologis, keberadaan ikatan rangkap dalam rantai hidrokarbon berlemak.

Kehadiran ikatan rangkap dalam asam lemak yang terkait dengan molekul lipid memiliki efek langsung pada tingkat "pengemasan" yang mungkin mereka miliki di membran tempat mereka berada dan dengan itu juga memiliki efek pada protein membran.

Contoh pembentukan myla asam lemak dengan gugus karboksilat terpapar ke lingkungan berair (sumber: Benutzer: anderl [cc by-sa 3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/)] Via Wikimedia Commons)

Kelarutan asam lemak berkurang seiring dengan panjang rantainya meningkat, sehingga mereka berbanding terbalik. Dalam campuran berair dan lipid, asam lemak dikaitkan dalam struktur yang dikenal sebagai misel.

Mikel adalah struktur di mana rantai alifatik asam lemak "tertutup", sehingga "mengeluarkan" semua molekul air dan di permukaannya ada gugus karboksyles.

Tata nama

Nomenklatur asam lemak bisa agak kompleks, terutama jika seseorang mengacu pada nama umum yang mereka terima, yang sering terkait dengan beberapa sifat fisikokimia, dengan tempat di mana mereka berada atau karakteristik lain.

Banyak penulis menganggap bahwa sebagai berkat kelompok terminal karboksil molekul ini terionisasi pada pH fisiologis, orang harus menyebutnya sebagai "karboksilasi" menggunakan penghentian "Ato ".

Menurut sistem IUPAC, enumerasi atom karbon berlemak. Metil terminal rantai mengandung atom karbon Ω.

Secara umum, dalam nomenklatur sistematis mereka diberi nama hidrokarbon "orang tua" (hidrokarbon dengan jumlah atom karbon yang sama) dan penghentiannya diganti "salah satu" oleh "Oico", Jika itu adalah asam lemak tak jenuh, penghentian ditambahkan "Kabut".

Pertimbangkan, misalnya, kasus asam lemak 18 atom karbon (C18):

- Karena hidrokarbon dengan jumlah atom karbon yang sama dikenal sebagai octadecano, asam jenuh disebut "Asam octadecanoic"O Well"Octadecanoato”Dan nama umumnya adalah asam stearat.

- Jika Anda memiliki ikatan rangkap antara beberapa atom karbon dalam strukturnya, ia dikenal sebagai "Asam octadecenoic"

- Jika Anda memiliki dua c res c - c, maka itu dipanggil "Asam octadecadienoic" Dan jika Anda memiliki tiga "Asam octadecatrienoic".

Jika Anda ingin merangkum nomenklatur, maka gunakan 18: 0 untuk 18 -karbon asam lemak dan tidak ada ikatan rangkap (jenuh) dan, tergantung pada tingkat tidak jenuh, maka bukannya nol ditulis 18: 1 untuk molekul dengan molekul dengan tidak jenuh, 18: 2 untuk satu dengan dua tidak jenuh dan seterusnya.

Jika Anda ingin menentukan di mana atom karbon adalah ikatan rangkap dalam asam lemak tak jenuh, simbol ∆ digunakan dengan survei numerik yang menunjukkan tempat tidak jenuh dan awalan "Cis" salah satu "trans", tergantung pada konfigurasi ini.

Referensi

1. Badui, s. (2006). Kimia Makanan. (DAN. Quintanar, ed.) (Ed ke -4.). Meksiko d.F.: Pendidikan Pearson.
2. Garrett, r., & Grisham, C. (2010). Biokimia (Edisi ke -4.). Boston, AS: Brooks/Cole. Pembelajaran Cengage.
3. Mathews, c., Van Holde, K., & Ahern, k. (2000). Biokimia (Edisi ke -3.). San Francisco, California: Pearson.
4. Murray, r., Bender, d., Botham, k., Kennelly, hlm., Rodwell, v., & Weil, p. (2009). Biokimia Illustrated Harper (Edisi ke -28.). McGraw-Hill Medical.
5. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Prinsip -prinsip biokimia lehninger. Edisi Omega (Edisi ke -5.).
6. Rawn, J. D. (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
7. Tvrzicka, e., Kremmyda, l., Stankova, b., & Zak, untuk. (2011). Asam lemak sebagai biokompound: Peran mereka dalam metabolisme manusia, kesehatan, dan penyakit- ulasan. Bagian 1: Klasifikasi, Sumber Diet dan Fungsi Biologis. Biomed pap med fac univ palacky olomouc ceko repub, 155(2), 117-130.