เมแทบอลิซึมของกรดไขมัน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

เมแทบอลิซึมของกรดไขมันประกอบด้วยกระบวนการคาทาบอลิกที่ผลิตพลังงาน และกระบวนการเอนาบอลิกที่ผลิตโมเลกุลที่มีความสำคัญทางชีววิทยา (ไตรกีเซอไรด์, ฟอสฟอลิพิด, second messengers, local hormones และ คีโตนบอดีส์)[1] กรดไขมันเป็นกลุ่มใหญ่ ๆ ของโมเลกุลที่จัดประเภทภายในชั้นของมาโครนิวทรีเอนต์ลิพิด หน้าที่ประการหนึ่งของกรดไขมันในเมแทบอลิซึมของสัตว์นั้นคือการผลิตพลังงานในรูปของATP หากเปรียบเทียบกับชั้นมาโครนิวทริเอนต์อื่น ๆ (คาร์โบไฮเดรตและโปรตีน) แล้ว กรดไขมันให้ ATP มากที่สุดในแง่ของพลังงานต่อกรัม เมื่อกรดไขมันได้ถูกออกซิไดส์สำเร็จเป็น CO2 และน้ำ ผ่านเบตาออกซิเดชัน และวัฏจักรกรดซิตริก[2] กรดไขมัน (โดยหลักแล้วอยู่ในรูปของไตรกลีเซอไรด์) จึงเป็นรูปแบบการกักเก็บของเชื้อเพลิงที่สำคัญที่สุดในสัตว์ส่วนใหญ่ และน้อยลงในพืช นอกจากนี้กรดไขมันยังเป็นองค์ประกอบสำคัญในฟอสฟอลิพิดที่สร้างฟอสฟอลิพิดไบเลเยอร์ในเยื่อหุ้มเซลล์

แคแทบอลิซึมของกรดไขมัน[แก้]

กรดไขมันจะถูกปล่อยออกจากแหล่งเก็บไขมันในเนื้อเยื่ออะดิโพส (adipose tissue) ระหว่างเมื้ออาหาร ดังต่อไปนี้

  • ลิพอไลซิส (lipolysis): การกำจัดสายกรดไขมันจากกลีเซอรอลโดยใช้เอนไซม์ไลเพส ซึ่งถูกกระตุ้นโดยระดับของ epinephrine และ glucagon ที่สูงขึ้นในเลือด (หรือจาก norepinephrine ที่หลั่งโดยระบบประสาทซิมพาเธติกในเนื้อเยื่ออะดิโพส) อันเกิดากระดับกลูโคสในเลือดที่ลดต่ำลงหลังมื้ออาหาร ที่ซึ่งระดับอินซูลินในเลือดลดต่ำตามลงไปเช่นกัน[1]
  • กรดไขมันอิสระที่หลุดออกจากกลีเซอรอลเข้าสู่กระแสเลือดที่ซึ่งขนส่งโดยติดเข้ากับอัลบูมินในพลาสมาเลือดไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย[3]
  • กรดไขมันอิสระโซ่ยาวเข้าสู่เซลล์เมแทบอลิซึม (คือเซลล์มีชีวิตส่วนมากในร่างกายยกเว้นเซลล์เม็ดเลือดแดงและเซลล์ประสาทในระบบประสาทส่วนกลาง) ผ่านทางโปรตีนขนส่งเฉพาะชนิด เช่นโปรตีนขนส่งกรดไขมัน SLC27 family[4][5] เซลล์เม็ดเลือดแดงนั้นไม่มีไมโทคอนเดรียจึงไม่สามารถมีกระบวนการเมแทบอลิซึมได้ ในขณะที่เนื้อเยื่อของระบบประสาทส่วนกลางนั้นมีไมโทคอนเดรีย แต่ไม่สามารถใช้งานกรดไขมันได้ เนื่องจากกรดไขมันโซ่ยาว (ซึ่งตรงกันข้ามกับกรดไขมันโซ่ปานกลาง[6][7]) ไม่สามารถขนส่งเข้าผ่าน blood brain barrier ได้[8]
  • เมื่อเข้าสู่เซลล์แล้ว เอนไซม์ long-chain-fatty-acid—CoA ligase จะเข้าเร่งปฏิกิริยาระหว่างกรดไขมันกับ ATP (ที่ซึ่งแตกเป็น AMP และ inorganic pyrophosphate) เพื่อให้เกิดเป็น fatty acyl-adenylate ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับ coenzyme A อิสระให้เป็นโมเลกุล fatty acyl-CoA อิสระ
  • เพื่อที่จะให้ acyl-CoA เดินทางเข้าสู่ไมโทคอนเดรีย ต้องใช้ตัวขนส่ง carnitine shuttle ดังต่อไปนี้[9][10][11]
  1. Acyl-CoA จะถูกส่งผ่านไปยังหมู่ไฮดรอกซิลของ carnitine โดย carnitine palmitoyltransferase I ซึ่งอยู่บนด้านไซโทซอลิก (cytosolic faces) ของเยื่อหุ้มชั้นนอกและและชั้นในของไมโทคอนเดรีย
  2. Acyl-carnitine จะถูกส่งต่อเข้าไปภายในโดยใช้ carnitine-acylcarnitine translocase ในขณะที่ carnitine จะถูกส่งออกนอกเซลล์
  3. Acyl-carnitine จะถูกแปลงกลับไปเป็น acyl-CoA ด้วย carnitine palmitoyltransferase II ซึ่งตั้งอยู่บนผิวชั้นในของเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรียชั้นใน ส่วน carnitine ที่ถูกปล่อยออกไปนั้นจะถูกส่งกลับเข้ามาในไซโทซอล ส่วน acyl-CoA จะถูกส่งเข้าไปในเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย
  • เบตาออกซิเดชัน เกิดขึ้นในเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย จะตัดสายคาร์บอนยาวของกรดไขมัน (ในรูปของโมเลกุล acyl-CoA) กลายเป็นหน่วยคาร์บอนสองหน่วย (acetate) ซึ่งเมื่อรวมเข้ากับ co-enzyme A จะเกิดเป็นโมเลกุล acetyl CoA ซึ่งจะรวมกับ oxaloacetate เกิดเป็น citrate ใน "ช่วงต้น" ของวัฏจักรกรดซิตริก[2]
  • acetyl-CoA ที่ผลิตจากกระบวนการเบตาออกซิเดชันเข้าสู่วัฏจักรกรดซิตริกในไมโทคอนเดรียโดยรวมเข้ากับ oxaloacetate เกิดเป็น citrate ซึ่งจะส่งผลเป็นกระบวนการเผาไหม้สมบูรณ์ของ acetyl-CoA เป็น CO2 และน้ำ พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาในกระบวนการนี้จะถูกเก็บในรูปของ 1 GTP และ 11 ATP ต่อ 1 โมเลกุลของ acetyl-CoA ที่ถูกออกซิไดส์[2][9] นี่คือเป้าหมายท้ายสุของ acetyl-CoA ในทุก ๆ กระบวนการเบตาออกซิเดชัน ยกเว้นเพียงกรณีที่เกิดภายในตับ

ในตับนั้น oxaloacetate ทั้งหมดหรือบางส่วนสามารถเบนออกไปเข้าสู่วิถี gluconeogenic pathway ในขณะอดอาหาร (fasting), ขาดอาหาร (starvation), การทานอาหารที่ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตต่ำ (low carbohydrate diet), การออกกำลังกายอย่างหนักหน่วงเป็นเวลานาน (prolonged strenuous exercise) และในผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 1 ที่ขาดการควบคุม (uncontrolled type 1 diabetes mellitus) ในกรณีเหล่านี้ oxaloacetate จะถูกไฮโดรจีเนต (hydrogenated) เป็น malate ที่ถัดมาจะถูกกำจัดออกจากไมโทคอนเดรียของเซลล์ตับเพื่อถูกเปลี่ยนไปเป็นกลูโคส ในไซโทพลาซึมของเซลล์ตับและจะถูกปล่อยออกไปในกระแสเลือด[9]

หน้าที่อื่น ๆ[แก้]

ความผิดปกติ[แก้]

ความผิดปกติของกระบวนการเมแทบอลิซึมของกรดไขมันสามารถอธิบายในรูปแบบเช่น hypertriglyceridemia (ไตตรกลีเซอไรด์ในเลือดสูง) หรือ hyperlipidemia

ชนิดของโรคที่เกิดจากกระบวนการเมแทบอลิซึมนั้นมักจัดอยู่ในกลุ่มความผิดปกติแรกเกิดของเมแทบอลิซึมของลิพิด โรคเหล่านี้อาจเรียกว่าเป็น fatty oxidation disorders หรือเป็น lipid storage disorders และจัดเป็นชนิดหนึ่งของกลุ่มความผิดปกติแรกเกิดของเมแทบอลิซึม

อ้างอิง[แก้]

  1. ↑ 1.0 1.1 Stryer, Lubert (1995). "Fatty acid metabolism.". In: Biochemistry (Fourth ed.). New York: W.H. Freeman and Company. pp. 603–628. ISBN 0 7167 2009 4.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Oxidation of fatty acids
  3. ↑ Mobilization and cellular uptake of stored fats (triacylglycerols) (with animation)
  4. ↑ Stahl, Andreas (1 February 2004). "A current review of fatty acid transport proteins (SLC27)". Pflügers Archiv: European Journal of Physiology. 447 (5): 722–727. doi:10.1007/s00424-003-1106-z. PMID 12856180.
  5. ↑ Anderson, Courtney M.; Stahl, Andreas (April 2013). "SLC27 fatty acid transport proteins". Molecular Aspects of Medicine. 34 (2–3): 516–528. doi:10.1016/j.mam.2012.07.010. PMC 3602789. PMID 23506886.
  6. ↑ Ebert, D.; Haller, RG.; Walton, ME. (Jul 2003). "Energy contribution of octanoate to intact rat brain metabolism measured by 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy". J Neurosci. 23 (13): 5928–35. doi:10.1523/JNEUROSCI.23-13-05928.2003. PMC 6741266. PMID 12843297.
  7. ↑ Marin-Valencia, I.; Good, LB.; Ma, Q.; Malloy, CR.; Pascual, JM. (Feb 2013). "Heptanoate as a neural fuel: energetic and neurotransmitter precursors in normal and glucose transporter I-deficient (G1D) brain". J Cereb Blood Flow Metab. 33 (2): 175–82. doi:10.1038/jcbfm.2012.151. PMC 3564188. PMID 23072752.
  8. ↑ Stryer, Lubert (1995). "Fatty acid metabolism.". In: Biochemistry (Fourth ed.). New York: W.H. Freeman and Company. pp. 770–771. ISBN 0 7167 2009 4.
  9. ↑ 9.0 9.1 9.2 Stryer, Lubert (1995). Biochemistry (Fourth ed.). New York: W.H. Freeman and Company. pp. 510–515, 581–613, 775–778. ISBN 0 7167 2009 4.
  10. ↑ Activation and transportation of fatty acids to the mitochondria via the carnitine shuttle (with animation)
  11. ↑ Vivo, Darryl C.; Bohan, Timothy P.; Coulter, David L.; Dreifuss, Fritz E.; Greenwood, Robert S.; Nordli, Douglas R.; Shields, W. Donald; Stafstrom, Carl E.; Tein, Ingrid (1998). "l-Carnitine Supplementation in Childhood Epilepsy: Current Perspectives". Epilepsia. 39 (11): 1216–1225. doi:10.1111/j.1528-1157.1998.tb01315.x. ISSN 0013-9580.
Stub icon

บทความชีวเคมี เคมีอินทรีย์ และโมเลกุลชีวภาพนี้ยังเป็นโครง คุณสามารถช่วยวิกิพีเดียได้โดยการเพิ่มเติมข้อมูล

เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=เมแทบอลิซึมของกรดไขมัน&oldid=8927206"