סינתזת חומצות שומניות

ה סינתזת חומצות שומניות כולל סינתזה רב-שלבית של חומצות שומן לצורך אחסון אנרגיה באורגניזם. זה מייצג רק חלק ממטבוליזם השומן, שבתורו משולב במטבוליזם הכללי. בתנאים תזונתיים רגילים, סינתזת חומצות שומן חשובה פחות לבני אדם, מכיוון שהתזונה כבר מכילה שומנים.

מהי סינתזת חומצות שומן?

סינתזת חומצות שומן ידועה גם תחת השם המדעי ליפוגנזה. זה מייצג תהליך מטבולי אנבולטי, מטמיע, המשמש לאחסון עתודות אנרגיה לאורגניזם. זה חל על חיידקים ופטריות כמו גם על צמחים ובעלי חיים.

ליפוגנזה מבוססת על נוכחות של מספר תרכובות התחלה חשובות, ויטמינים ואנזימים. מלוניל-CoA, הנוצר מאצטיל-CoA על ידי קרבוקסילציה (תוספת פחמן דו חמצני) בתנאים אנזימטיים, ממלא תפקיד מרכזי בסינתזה. Acetyl-CoA מגיע ממסלולי מטבוליות שונים. זה מתרחש כמוצר ביניים בגליכוליזה (מטבוליזם סוכר), בפירוק חומצות שומן או במטבוליזם של חלבון. בעזרת אנזימים (אצטיל-CoA קרבוקסילאז, חומצת שומן סינתזה), נשאי אנרגיה (ATP, ADP) וויטמינים (ביוטין, חומצה פנטותנית), נשלטת אז סינתזת חומצות השומן.

פונקציה ומשימה

אחסון אנרגיה חשוב מאוד להישרדותו של כל אורגניזם. סינתזת חומצות שומן התגלתה כדרך אידיאלית לאגירת אנרגיה בשלב מוקדם של האבולוציה. חומצות השומן מאוחסנות בצורה מועתרת כשומנים או שמנים בתאים מסוימים המסופקים למטרה זו. לאסטרים אחרים של חומצות שומן חשיבות רבה גם בבניית ממברנות תאים.

כדי לייצר התקני אחסון אנרגיה, חומצות השומן עוברות אסטרציה בעזרת גליצרול האלכוהול המשולש. הם מועתרים עם תרכובות המכילות זרחן בקרומי התא. יתרה מזאת, חומצות שומן מהוות בסיס לסינתזה של כולסטרול והורמונים שונים (הורמוני מין, גלוקוקורטיקואידים, מינרלורטיקואידים).

מבחינה כימית הם מייצגים מולקולות בעלות שרשרת ארוכה עם שרשרת פחמן וקבוצה קרבוקסיל.לפעמים השרשרת גם היא מסועפת. לעיתים, עלולים להופיע קשרים כפולים גם בשרשרת הפחמן. ואז מדובר בחומצות שומן בלתי רוויות. חומצות שומן רוויות מכילות קשרים בודדים בלבד.

ההבדלים המבניים הקטנים האלה אחראים על ריבוי הפונקציות האפשריות של קבוצת חומרים זו. עם זאת, תפקידם העיקרי הוא לאגור אנרגיה. החומרים המתחילים לסינתזה של חומצות שומן מיוצרים בכל מסלול מטבולי. Acetyl-CoA נוצר תמיד כמוצר ביניים מפחמימות, חלבונים ושומנים כאשר הם מתפרקים. במיטוכונדריה, אצטיל-CoA מתפרק לפחמן דו חמצני ומים תוך ייצור אנרגיה.

עם זאת, ניתן להשתמש בו גם בציטופלסמה לסינתזה החדשה של חומצות שומן. לשם כך הוא ממיר תחילה למלוניל-CoA ו- ADP בעזרת ATP, בעזרת קרבוקסילציה וספיגת אנרגיה. מלוניל-CoA בתורו כפוף להתעבות אנזימטית עם אצטיל-ACP. ה- butyryl-ACP שהתקבל שוב מעובה במלוניל-CoA. עיבודים אלה חוזרים על עצמם עד לייצור חומצות שומן באורך שרשרת של עד 16 אטומי פחמן.

בתנאים רגילים, סינתזת חומצות שומן היא בעלת חשיבות מינורית בלבד בבני אדם. אחת הסיבות לכך היא שהאוכל בדרך כלל מכיל כמות גדולה מספיק של שומן. באופן זה, השומנים המצויים במזון מתפרקים לחומצות שומן ובמידת הצורך מועשרים מחדש לשומן. יתר על כן, עם תזונה מאוזנת, אספקת האנרגיה ודרישות האנרגיה מאוזנות.

עם זאת, בעבר היו לעיתים קרובות שלבים של רעב, כך שהגוף היה צריך לקחת יותר אנרגיה בצורה של אוכל כאשר היה יותר מדי מזון על מנת לאגור מאגרי שומן לעת זקוק. הדבר נכון גם היום לבעלי חיים שנאלצים לעבור שינה כדי לשרוד את החורף. מבחינתם לסינתזת חומצות שומן חשיבות רבה מכיוון שהם תלויים גם במזון עשיר בפחמימות לצורך בניית מאגרי שומן.

מחלות ומחלות

בקשר לבעיות בריאותיות, גם ייצור מוגזם וחסר מספיק של חומצות שומן ממלא תפקיד חשוב. כיום מחלות הקשורות לתזונה הופכות נפוצות יותר. בזמנים של עודף מזון, מספר האנשים הסובלים מעודף משקל או אפילו שמנים עולה יותר ויותר. כתוצאה מתזונה עשירה בקלוריות ופחמימות עשירה בסינתזה של חומצות שומן בגוף.

בדרך כלל, הביוסינתזה של חומצות שומן צריכה למלא רק תפקיד כפוף כיום. אך אכילת יתר שכיחה כתוצאה מבעיות מזון מוגזמות, לחץ או בעיות נפשיות.

ההשמנה המתקבלת מהווה אתגרים גדולים עבור תחום הבריאות. מחלות משניות הן למשל סוכרת, טרשת עורקים, מחלות לב וכלי דם, דמנציה או מחלות ניווניות אחרות.

ניתן להתמודד עם מגמה זו באמצעות אורח חיים בריא עם אוכל דל פחמימות ופעילות גופנית. בנוסף צריכת האנרגיה וצריכת האנרגיה צריכות להיות באיזון שוב.

ההורמון אינסולין שולט בספיגת הגלוקוז לתאים לייצור אנרגיה. עם זאת, כאשר משתמשים בפחות אנרגיה ממה שמפנה, האינסולין אחראי להגברת סינתזת חומצות השומן. במקרה זה, הגלוקוז מועבר לתאי השומן, שם מתחילה מיד ההיווצרות החדשה של חומצות שומן.

ככל שרקמת השומן מתמלאת יותר בשומן, כך האינסולין הופך פחות יעיל. תהליכים מטבוליים מורכבים מצמצמים את מספר קולטני האינסולין על קרומי התא. התוצאה היא עלייה ברמת הסוכר בדם ועלייה בייצור האינסולין עד שהוא עשוי להפסיק לחלוטין. גם סינתזת חומצות השומן נעצרת. כדי לייצר אנרגיה, ליפוליזה בתאי השומן מתגברת עם היווצרות קטון מוגברת, המחמצת יתר את הדם ויכולה להוביל לתרדמת סוכרתית.