Yağ asitleri birçok organizma için önemli enerji kaynaklarıdır.Artmış glukoz sıklıkla yağ asidine çevrilerek depo edilmektedir. Trigliserdiler aynı miktardaki karbonhidrat ve proteinlerden yaklaşık 2 kat daha fazla enerji vermektedirler. Tüm hücre zarları iki tabakalı fosfolipitlerden oluşur. Yağ asitleri aynı zamanda protein modifikasyonunda da kullanılırlar. Bu nedenle yağ asidi metabolizması, yağ asitlerinin primer metabolitlerinin ve enerjinin oluştuğu katabolizmalarını ve biyolojik olarak oldukça önemli bileşiklerin sentez edildiği anabolizmalarını kapsar.
Genel bakış
- Lipoliz, lipazlarla yapılmaktadır.
- Gliserolden serbestlendikleri anda, yağ asitleri kas dokusuna ve kana difüzyonla geçerler.
- Beta oksidasyon uzun zincirli yağ asitlerinin Asetil CoAlara parçalandığı bir süreçtir.],asetil coA ise Sitrik asit çevrimi sürecine dahil olabilen ufak bir moleküldür.
Özetle, Beta oksidasyon ya da lipoliz aşağıdaki süreçleri kapsar:
- açil-coA dehidrojenaz ile yapılan dehidrojenasyon, sonuç 1 FADH2
- enoil-CoA hidrataz ile yapılan hidrasyon
- 3-hidroksiaçil-CoA dehidrojenaz ile yapılan dehidrojenasyon, sonuç 1 NADH
- Tiyolaz ile yapılan kırılma, sonuç 1 Asetil CoA ve 2 karbonu eksiltilmiş yeni bir açil CoA
Bu döngü tüm yağ asidi asetil CoA'lara parçalanana dek sürer,tek karbon sayılı yağ asitlerinde bir adet de propiyonil CoA oluşur.
Enerji kaynağı olarak yağ asitleri
Yağ asitleri, organizmada trigliseridler olarak saklanırlar, önemli enerji kaynaklarıdır çünkü hem anhidröz hem de indirgenmiştirler. Bir gram yağdan elde edilen yaklaşık enerji miktarı 9kcal[39kJ), karbonhidratlar için bu değer 4kcal/g (19kJ/g). Yağ asitlerinin hidrokarbon kısmı hidrofobik olduğu için, bu moleküller nispeten susuz ortamda saklanabilirler. Oysa karbonhidatlar çok daha sulu(hidrate) halde bulunurlar. Örneğin, 1 g glikojen yaklaşık 2g su bağlayabilir, bu da 1.33 Kcal/g 'a denk gelir. (4 Kcal/3 g). Bu yağ asitlerinin nasıl 6 kat daha fazla enerji tuttuklarını açıklar. Depo enerji olarak karbonhidratlar tercih edilmiş olsaydı insanın en az 31 kg glikojen ihtiyacı olacaktı, aynı miktarda enerji 10 kg yağa denk gelir.
Yağ asitlerinin yakıt olarak saklanmasına en güzel örneklerden birisi kış uykusuna yatan hayvanlardır. Örneğin, ayılar 7 ay boyunca kış uykusuna yatarlar ve bu dönem boyunca yaşamlarını yağlara borçlu olurlar.
Ruby-throated Sinekkuşları New England ve West Indies arasında surmadan uçarlar,(yaklaşık 2400 km) 60 saat boyunca saatte 40 km olan hızlarını korurlar . Bunu da sakladıkları yağı yakmalarına borçludurlar.
Sindirim ve taşınma
Yağ asitleri besinlerden çoğunlukla bağırsaktan emilemeyen trigliseridler olarak alınırlar. Sindirim kanalında pankreatik lipazın ve kolipazın yardımıyla serbest yağ asitlerine ve monogliseridlere parçalanırlar. pankreatik lipaz-kolipaz kompleksi ancak yağ-su miselleri denen ara ortamlarda etkinlik göstermektedir bu ortamların oluşturulması için de safra tuzlarına gereksinim vardır. Safra kesesi safra taşlarından dolayı çıkarılmış kişilerde yağ sindiriminde sorunlar olduğu bildirilmiştir.. yağ asitlerinin büyük bir bölümü monogliseridler ve serbest yağ asitleri olarak, ufak bir kısmı da serbest gliserol ve digliseridler olarak emilirler. İntestinal bariyeri geçtikten sonra yeniden trigliseridlere dönüştürülüp şilomikron ya da lipozomları oluştururlar, bunlar da önce lenf dolaşımına salınıp oradan kana ulaşırlar. Sonuç olarak, hepatosit,adiposit ya da kas hücrelerine geçerler, burada da saklanır ya da yakılırlar. Karaciğer yağ metabolizmasında en büyük organdır, şilomikron kalıntılarını ve lipozomları Çok_düşük_yoğunluklu_lipoproteinler ve Düşük yoğunluklu lipoproteinlere çevirir. Karaciğerde sentezlenip trigliserdlere çevrilen yağ asitleri bu VLDL'nin içeriğinde bulunurlar. Çevre dokularda, Lipoprotein Lipaz VLDL'yi LDL ve serbest yap asitlerine parçalar,bunlar da metabolizmanın devamını sağlarlar. LDL kendi reseptörüyle hücrelere alınır. Hücrelerde LDL'nin kolesterol içeriği açığa çıkarılır.
Kan şekeri düştüğünde Glukagon adipositlerde Hormona duyarlı lipaz enzimini aktive ederek trigliseridlerden ayrışan yağ asitlerinin dolaşıma geçmesini sağlar. Ama bunların da kanda yaklaşık 1 μM gibi düşük bir çözünürlükleri vardır. ne var ki, serumda en bol bulunan bir protein olan albumin bunları bağlayarak çözünürlüklerini yaklaşık 1mM'ye çıkarır. kan şekeri düştüğünde serum albuminine bağlı olarak dolşımda gezen yap asitleri karaciğer ve kaslara giderek beta oksidasyona girerler.
Oksidasyon
Yağ asidi yıkımı enerji eldesiyle sonuçlanan bir süreçtir. Üç büyük adım içerir:
- Aktivasyon ve mitokondri içine taşınma,
- Beta oksidasyon
- Elektron taşıma sistemi
Yağ asitleri mitokondri dış membranından Karnitin Palmitoil Transferaz-1 ile mitokondri iç zarından karnitinle geçerler.. Mitokondrial matriks içinde iken, yağ asidi-karnitin bileşiği CoA ile birleşip bir asetil CoA oluşturur.Karnitin salıverilir ve KPT-2 ile dışarı taşınır.
Mitokondrial matriks içindeyken, yağ asitlerinin gittiği yol Beta oksidasyon. Bu süreçte yağ asidinden sürekli iki karbonlu asetilCoA'lar koparılır. Asetil CoA'lar daha sonra Sitrik asit çevrimi yoluna girerler, bu da NADH ve FADH üretimiyle sonuçlanır. NADH ve FADH da Elektron taşıma zinciri içinde kullanılıp ATP üretimini sağlarlar.
Sentez
- Bakınız Yağ asidi
- Bakınız Yağ asidi sentezi
Düzenlenme ve denetim
Uzunca bir süredir trigliseridleri bütünüyle parçalayan enzimin HSL(Hormon Sensitif Lipaz) olduğu sanılıyordu. Fakat daha güncel bilgiler HSL'nin trigliseridleri tıpkı pankreatik lipaz gibi monogliseridlere ve serbest yağ asitlerine parçalayabildiğini gösterdi . Monogliseridler monogliserid lipazlarla parçalanırlar.. HSL; insulin,glukagon,norepinefrin ve epinefrin ile düzenlenir.
Kan şekeri düştüğünde glukagon salınır, ani metabolik gereksinim artışlarında epinefrin de ona yardımcı olur. Her iki durumda da gereksinimi karşılamak için serbest yağ asidi oksidasyonu hızlandırılır. Glukagon,norepinefrin ve epinefrin G protein-eşlenik reseptörüzerinden adenilat siklaz aktivasyonu yaparak AMP düzeylerini artırırlar. cAMP Hormon Sensitif Lipazı fosforilleyen ve aktifleyen Protein Kinaz A'yı aktive eder.
Kan şekeri yüksek olduğunda, lipoliz insulin tarafından inhibe edilir. Insulin protein phosphatase 2A aktivasyonu yapar, o da HSL'yi defosforile eder, böylelikle aktivitesini de durdurur. Insulin ayrıca Fosfodiesteraz denen bir enzimi aktive eder, böylece cAMP yıkımı yaparak protein kinaz A etkinliğini de durdurur. Sentezle ilgili düzenleme ve denetim mekanizmaları için bakınız Lipojenez.
Ayrıca bakınız
Berg, J.M., et al., Biochemistry. 5th ed. 2002, New York: W.H. Freeman. 1 v. (birçok sayfası).