Pierderea de grăsime

Pe această pagină îi salutăm și pe cei care au venit aici de pe site-urile de educație nutrițională pe tema metabolismului grăsimilor. În domeniul biologiei, subiectul pierderii de grăsime nu mai este tratat - cel puțin la școala mea - poate cel mult în cursul avansat de la profesori care predau și nutriție (salutări pentru Beate, Kim și Jenny.) „Mutarea” acestei pagini în secția de nutriție mi se pare a fi prea complexă din punct de vedere tehnic în acest moment, așa că hai să lăsăm această pagină în secția de biologie.

Hidroliza triacilgliceridelor

Există multe tipuri diferite de lipide. Cu toate acestea, cele mai importante pentru nutriția umană sunt așa-numitele triacilgliceride sau grăsimile neutre. Acestea sunt grăsimile „tipice” așa cum le cunoaștem din supermarket: unt, margarină, untură, uleiuri vegetale și așa mai departe. Prin urmare, atunci când vine vorba de pierderea de grăsime, ne concentrăm în totalitate pe descompunerea triacilgliceridelor din celulele noastre.

Pentru detalii despre subiectul „lipidelor” și în special „grăsimilor neutre”, consultați paginile corespunzătoare.

O triacilgliceridă constă dintr-o moleculă de glicerină care este esterificată cu trei molecule de acizi grași. În prima etapă de descompunere a grăsimilor, aceste trei legături esterice sunt hidrolizate, adică descompuse cu ajutorul apei:

Hidroliza unei molecule mici de grăsime neutră

În mod normal, grăsimile neutre conțin acizi grași cu 16 până la 20 de atomi de carbon. Pentru ca Figura 1 să rămână clară, a fost aleasă o grăsime neturală cu acizi grași cu lanț scurt.

Pentru experții în chimie:
Moleculele de apă sunt împărțite. Atomii H se atașează la atomii O ai glicerinei, astfel încât acolo se pot forma trei grupări OH. Grupurile OH ale moleculelor de apă se atașează la grupele C = O ale acizilor grași, astfel încât pot apărea noi grupe COOH.

Trei lipaze împart o moleculă de grăsime în trei etape

Figura arată hidroliza unei grăsimi neutre într-o formă foarte simplificată. În realitate, hidroliza are loc în trei etape [2]. Inițial, doar un acid gras este separat de triacilglicerida. Enzima responsabilă de aceasta se numește triacilglicerol lipază. Prin scindarea primului acid gras, se formează un diacilglicerol ca produs intermediar .

Pentru experții în chimie:
Acest prim pas este cel mai lent dintre cele trei etape de hidroliză și, prin urmare, determină viteza hidrolizei globale.

O diacilglicerol lipază catalizează a doua etapă, iar o monoacilglicerol lipază a treia etapă [2] .

Defalcarea glicerinei

Molecula de glicerină se descompune destul de ușor și rapid. În primul rând, glicerina este activată de ATP, se formează glicerină-3-fosfat. Acesta este apoi oxidat la dihidroxiacetonă fosfat prin intermediul NAD +, care apoi se rearanjează la izomer gliceraldehidă-3-fosfat și apoi se varsă în glicoliză [1] [3] .

Pentru începătorii de chimie:
Izomerii sunt compuși cu aceeași formulă moleculară, dar formule structurale diferite. Atât fosfatul dihidroxiacetonă, cât și gliceraldehida-3-fosfatul au formula empirică C3H5O3-fosfat. Dar grupul C = O este schimbat, astfel încât să existe o cetonă și o aldehidă.

Descompunerea glicerinei în gliceraldehidă-3-fosfat

Defalcarea acizilor grași [1] [2]

Acum să trecem la partea mai interesantă a pierderii de grăsime. Într-un proces relativ complex, în mai multe etape, acizii grași sunt descompuși în unități mici, care constau în esență din doi atomi de carbon (cu atomii de H și O asociați). Defalcarea acizilor grași are loc atât în citoplasmă, cât și în interiorul mitocondriilor (matrice mitocondrială).

În sine, acizii grași sunt molecule destul de inerte. Acizii grași pot forma esteri cu grupările lor COOH, dar alte reacții sunt foarte puțin probabil. Cu excepția desigur a acizilor grași nesaturați, unde legăturile duble C = C sunt destul de reactive.

Pasul 1: Activarea acidului gras

În prima etapă de reacție a degradării acizilor grași, grupa carboxi este activată în citoplasma celulelor. Acest lucru este realizat de coenzima A. Coenzima A are o grupă SH (analog grupului OH al alcoolilor, doar atomul O a fost înlocuit cu un atom S). Această grupă SH acum se esterifică cu grupa COOH a acidului gras, se formează așa-numitul tioester .

Primul pas în descompunerea acizilor grași

În Figura 2 vedem detalii despre primul pas în descompunerea acizilor grași. Purtătorul universal de energie ATP activează grupul carboxi al acidului gras. Corpul principal al ATP înlocuiește grupul OH al acidului gras, restul de pirofosfat (PP) este apoi hidrolizat în două grupări fosfat anorganice.

Aciladenilatul format în acest mod poate reacționa acum cu coenzima A. AMP atașat este separat, rămâne un ester al acidului gras și rămâne acetil-coenzima A. Acest compus este, de asemenea, cunoscut sub numele de acil-coenzima A sau acil-CoA. Cuvântul "acil" înseamnă reziduul de acizi grași.

Pentru experții în chimie:
Prin descompunerea pirofosfatului PP, concentrația sa este redusă. La rândul său, acest lucru deplasează echilibrul chimic spre dreapta (principiul celei mai mici forțe), astfel încât este favorizată degradarea acizilor grași.

Cele două etape de reacție prezentate în Figura 2 sunt catalizate de enzima tiokinază.

Pasul 2: Transportul reziduurilor de acizi grași în mitocondrii

Acum există o mică problemă. Hidroliza triacilgliceridelor (grăsimi neutre, Figura 1) are loc în citoplasmă. Primul pas în descompunerea acizilor grași, activarea acizilor grași (Figura 3), are loc și în citoplasmă. Următorii pași de descompunere a acizilor grași sunt localizați în plasma mitocondriilor.

Ce ar spune un biolog imparțial: "Nicio problemă, la ce servesc proteinele purtătoare? Transportul pasiv (sau, dacă este necesar, activ) purtător ar trebui să poată transporta moleculele de acil-CoA în interiorul mitocondriilor fără probleme".

Din păcate, nu este atât de ușor; membrana interioară a mitocondriilor nu este acceptabilă pentru acil-CoA (și alte nucleotide).

Cu toate acestea, acizii grași activi trebuie cumva transportați în interiorul mitocondriilor, ceea ce este clar. Dar cum se întâmplă asta? Aici natura a creat un sistem de transport destul de complex, la care acum ne uităm:

O reprezentare mult simplificată a sistemului de transport al carnitinei

Figura 4 prezintă sistemul de transport al carnitinei. Mitocondriile sunt înconjurate de două biomembranele, o membrană exterioară și o membrană interioară.

Să începem prin a explica ilustrația din exteriorul mitocondriei. Acil-CoA poate trece cu ușurință prin membrana exterioară, ceea ce nu este deloc o problemă. Problema este membrana interioară a mitocondriei. Aici reziduul de acizi grași al acil-CoA este legat de o moleculă purtătoare numită carnitină. Se formează acil-carnitina, iar coenzima A este despărțită și revine în plasma celulară. Acolo se poate combina cu un nou acid gras pentru a forma acil-CoA.

Acil carnitina migrează acum către partea plasmatică a membranei mitocondriale interne. Și acum se întâmplă exact opusul pasului descris. O moleculă de CoA ajunge și preia reziduul de acil din acil carnitina. Acil-CoA se formează în plasma mitocondriei și carnitina este eliberată din nou. Molecula de carnitină ajunge în partea exterioară a membranei interioare și poate prelua acolo un nou reziduu de acil.

Pasul 3: oxidarea beta

În cele ce urmează, acizii grași transportați în matricea mitocondrială sunt descompuse treptat. Acest proces este cunoscut sub numele de beta-oxidare. Oxidarea beta este de o importanță capitală, astfel încât detaliile sunt prezentate în pagina următoare.

Schlieper, Întrebări de bază în nutriție, Hamburg 2017
Löffler, Biochimie funcțională, Berlin 1994
Server de educație de stat Baden-Württemberg, „Defalcarea glicerinei”

Legături interne

08.06.2019: Pagină creată
22 iunie 2020: Pagina a fost puternic revizuită