acylglyceroly
Acylglyceroly
Funkce acylglycerolů
Triacylglyceroly plní funkci zakoncentrované zásoby energie. Na rozdíl od sacharidů a proteinů nevážou vodu a tak nemají ani velkou hmotnost (ve vztahu na jednotku uložené energie). V těle se vytváří z glycerolu a mastných kyselin pomocí specifických enzymů označovaných jako lipázy (skupina glycerol-3-fosfátacyltransferáz a 1-acylglycerol-3-fosfátacyltransferáz). Lipázy jsou specifické nejenom pro určitý organismus, ale dokonce i pro některé tkáně. Variabilita vytvářených acylglycerolů je proto velká a jejich složení je přizpůsobováno účelu jejich použití.
Názvosloví acylglycerolů
Názvy acylglycerolů se odvozují od alkoholu glycerolu a příslušné navázané mastné kyseliny. Protože se rozlišuje pořadí atomů uhlíku v molekule glycerolu, seřazují se zbytky mastných kyselin (acyly) v pořadí uhlíků v molekule glycerolu. Například 1-stearoyl-2-oleolyl-3-palmitoylglycerol je odlišný od 1-palmitoyl-2-oleoyl-3-stearoylglycerolu, i když v obou případech jsou na glycerol navázané stejné mastné kyseliny.
Struktura acylglycerolů
Acylglyceroly jsou estery alkoholu glycerolu a mastných kyselin. Glycerol je trojsytný alkohol a může tedy tvořit monoacyl-, diacyl- a triacylglyceroly. Přírodní tuky jsou vždy směsí různých triacylglycerolů, přičemž až na specifické vyjímky jsou navázané mastné kyseliny se sudým počtem atomů uhlíku v řetězci. V přírodních tucích se většinou vyskytují acylglyceroly, které mají na jednotlivých pozicích glycerolu navázány různé mastné kyseliny a jedná se tedy o smíšené acylglyceroly. K navázání stejné mastné kyseliny na všechny 3 pozice glycerolu dochází spíše vyjímečně. Například tripalmitoylglycerol je příkladem acylglycerolu, který má na všech třech pozicích glycerolu navázané zbytky kyseliny palmitové.
Z důvodů zjednodušení psaní vzorců a také s ohledem na větší přehlednost se často alifatický řetězec mastné kyseliny označuje klikatou čarou (každé zalomení nahrazuje skupinu -CH2-) nebo jen písmenem R. Aby se zdůraznil fakt, že se jedná o rozdílné mastné kyseliny, používají se ještě číselné indexy.
Monoacylglyceroly
Na molekulu glycerolu může být navázána jen jedna mastná kyselina. Vzniklý ester se nazývá monoacylglycerol, starší název (dodnes používaný) je monoglycerid. V přírodních tucích je poměr mezi 1-monoacylglyceroly a 2-monoacylglyceroly ve prospěch 1-monoacylglycerolů (asi 2:1). To proto, že jsou chemicky stabilnější. V organismu vznikají účinkem lipáz a protože jsou lipázy stereospecifické, je na jejich aktivitě závislé i množství vznikajících izomerů monoacylglycerolů. V přírodních olejích tvoří monoacylglyceroly jen asi 0,5 %ní podíl všech přítomných acylglycerolů.
Diacylglyceroly
Pokud jsou na molekulu glycerolu navázány 2 mastné kyseliny, vznikají 1,2-diacylglyceroly nebo 1,3-diacylglyceroly. Starší označení je diglycerid. V přírodních tucích převládají 1,3-diacylglyceroly (poměr je asi 20:1 ve prospěch 1,3-diacylglycerolů). Na molekulu glycerolu může být navázána stejná mastná kyselina, tento případ je však spíše vyjímečný. Většinou se jedná o případ, kdy jsou obě mastné kyseliny rozdílné. Nejčastěji bývá v poloze 1 navázána nasycená mastná kyselina (většinou kyselina palmitová příp. stearová), v poloze 2 nebo 3 pak jiná nasycená mastná kyselina nebo monoenová kyselina (většinou olejová) nebo polyenové kyseliny linolová příp. linolenová. V přírodních olejích tvoří diacylglyceroly jen asi 2 %ní podíl všech přítomných acylglycerolů. 1,2-diacylglyceroly jsou však základem strukturních fosfolipidů vytvářejících buněčné membrány a také transportních forem acylglycerolů. Kyseliny fosfatidové (odvozené právě od 1,2-diacylglycerolů) jsou ústředními molekulami biosyntézy tuků a fosfoglycerolipidů. Pro přesnost je však potřeba upozornit na fakt, že biosyntéza fosfatidových kyselin neprobíhá cestou fosforylace třetího uhlíku 1,2-diacylglycerolu, ale acyly se navazují na první a druhý uhlík již fosforylovaného glycerolu vznikajícího z dihydroxyacetonfosfátu vytvářeného při glykolýze.
Triacylglyceroly
V přírodě je nejčastější případ, kdy jsou na molekulu glycerolu navázané 3 mastné kyseliny. Podobně jako u diacylglycerolů mohou být všechny tři kyseliny stejné (málo obvyklý případ), většinou jsou navázané 2 nebo 3 rozdílné mastné kyseliny. Jednoduché triacylglyceroly obsahují v molekule stejnou mastnou kyselinu na všech třech hydroxylech. Smíšené triacylglyceroly obsahují ve své molekule různé mastné kyseliny. Vlastnosti vzniklých triacylglycerolů jsou závislé nejenom na zastoupení mastných kyselin v molekule triacylglycerolu, ale také na tom, na kterém hydroxylu glycerolu je konkrétní mastná kyselina navázána. Rozmanitost tuků je dána právě rozdílností izomerů. Jedna molekula glycerolu spolu s jednou molekulou kyseliny stearové, jednou molekulou kyseliny palmitové a jednou molekulou kyseliny olejové mohou vytvořit celkem 6 různých acylglycerolů. Ze tří různých mastných kyselin lze vytvořit celkem 27 různých kombinací. Nejčastěji je na prvním uhlíku glycerolu navázána nasycená mastná kyselina a na druhém uhlíku nenasycená mastná kyselina. Na třetím uhlíku pak nasycená nebo nenasycená mastná kyselina v závislosti na účelu využití vznikajícího triacylglycerolu. Dřívější označení (často používané zejména v populárně odborných článcích týkajících se výživy, je triglyceridy). Triacylglyceroly tvoří v přírodních olejích přibližně 97 %ní podíl všech přítomných acylglycerolů.
Pokud jsou v polohách 1 a 3 navázány 2 rozdílné mastné kyseliny, stává se prostřední uhlík glycerolu opticky aktivním. Díky tomu se zvyšuje variabilita ve složení výsledných triacylglycerolů. Zvláštností molekuly glycerolu je, že není z prostorového hlediska sama sobě zrcadlovým obrazem. Jinými slovy, je nutné rozlišit uhlík v pozici 1 od pozice 3, i když by se na první pohled mohlo zdát, že je jedno, jak se molekula natočí. Pokud se chce jednoznačně popsat poloha navázané mastné kyseliny nebo jiné funkční skupiny na molekule glycerolu, použije se zkraty -sn-. Například 1,2-distearoyl-3-palmitoyl-sn-glycerol bude štěpen enzymem lipázou, která v pozici 1 pozná zbytek kyseliny stearové a dojde proto k hydrolýze příslušné esterové vazby. Kdyby se jednalo o enzym specifický pro kyselinu palmitovou, k rozštěpení vazby nedojde, i když by se mohlo zdát, že by takový enzym mohl kyselinu palmitovou odštěpit z druhého konce molekuly glycerolu. Lipázy jsou často vysoce specifické a dokážou rozlišit první a třetí uhlík glycerolu. Názorně je tato polohová izomerie popsána v článku Biokatalyzátory.
Vstřebávání triacylglycerolů z potravy
Potřebuje-li organismus využít tuky přijaté potravou, musí je dostat do krve. Živočichové dokážou vstřebat pinocytózou jen velmi malé množství tuků. Triacylglyceroly totiž nejsou schopné v nezměněné podobě efektivně přejít přes buněčnou membránu. Proto dochází nejprve k jejich rozkladu a teprve tyto rozkladné produkty mohou být transportovány do buněk střevního epithelu. Hydrolýza tuků přijatých potravou probíhá především v tenkém střevě pomocí pankreatické lipázy. Tato lipáza je aktivována solemi žlučových kyselin. Tyto kyseliny mají zároveň emulgační vlastnosti, zvyšují tedy styčnou plochu mezi vodou a tukem a tím usnadňují kontakt aktivního centra enzymu s tukem. Pankreatická lipáza štěpí triacylglyceroly výhradně v pozicích 1 a 3 glycerolu, vznikají tedy 2-monoacylglyceroly. Takto se vstřebá přibližně 60 % přijatých tuků. Zbytek je zcela rozložen 2-monoacylglycerollipázou na glycerol a mastnou kyselinu. Všechny vzniklé sloučeniny jsou vstřebány do buněk střevního epithelu, kde dochází k opětovné syntéze triacylglycerolů (složením jsou odlišné od původních v potravě, vznikají vlastní triacylglyceroly). Tyto nově syntetizované triacylglyceroly jsou exocytózou vylučovány z buňky do extracelulárního prostoru, kde dochází k asociaci s dalšími látkami a vytvářejí se speciální transportní částice označované jako chylomikrony. V této podobě se dostávají do krve a jsou transportovány na cílová místa. Z větší části jsou vytvořené triacylglyceroly odváděny do tukové tkáně, kde se z nich vytváří zásoba tuku. Část vytvořených triacylglycerolů se použije na obnovu tkání, hlavně na tvorbu membrán a k syntéze heterolipidů.
Jestliže při štěpení triacylglycerolů přijatých potravou vzniknou mastné kyseliny s uhlíkovým řetezcem kratším, než 10 atomů uhlíku, pak nejsou buňkami střevního epithelu využívány k opětovné syntéze vlastních triacylglycerolů. Tyto krátké mastné kyseliny jsou ihned transportovány do krve, odváděny do jater a tam jsou odbourány až na acetyl-CoA.
Využití zásobních triacylglycerolů
Pokud organismus potřebuje energii, kterou není schopen získat pouze ze zásob sacharidů, začne uvolňovat zásobní triacylglyceroly z tukové tkáně a ve formě hydrofilních lipoproteinů je transportuje k buňkám. Tam dochází k jejich rozkladu a odbourávání mastných kyselin. Enzymová hydrolýza zásobních triacylglycerolů probíhá postupně. Prvním krokem je štěpení triacylglycerollipázou, pak následuje štěpení diacyl- a nakonec monoacylglycerollipázou. Krokem, který určuje rychlost reakce při využívání rezervních tuků, je štěpení specifickou triacylglycerollipázou. Aktivita tohoto enzymu je řízena hormonálně, přičemž lipolyticky působí adrenalin a glukagon. Naopak inzulin její aktivitu významně snižuje. Adrenalin a glukagon aktivují adenylátcyklázu, dochází k produkci cAMP, který vzápětí aktivuje proteinkinázu. Ta způsobí fosforylaci triacylglycerollipázy. Aktivní je tedy její fosforylovaná forma.
Rozkladné produkty triacylglycerolů se metabolizují rozdílným způsobem. Glycerol se napojuje na metabolické dráhy týkajících se cukrů. Mastné kyseliny se štěpí mechanismem označovaným jako β-oxidace případně alternativními pochody.
Syntéza triacylglycerolů
Triacylglyceroly se tvoří z aktivovaného glycerolu a z aktivovaných mastných kyselin. Do reakce tedy nevstupuje glycerol a mastné kyseliny, ale jejich aktivované formy. V průběhu glykolýzy vzniká dihydroxyacetonfosfát (glyceron-3-fosfát), který je redukován glycerol-3-dehydrogenázou na glycerol-3-fosfát. Ten může vznikat i glycerolneogenezí z aminokyselin alaninu, kyseliny asparágové nebo z malátu. Mastné kyseliny vznikají z acetyl-CoA vznikajícího v citrátovém cyklu. Aktivované mastné kyseliny (ve formě acyl-CoA) reagují s glycerol-3-fosfátem za vzniku esterové vazby na 1-monoacylglycerolfosfát. Reakci katalyzuje glycerol-3-fosfátacyltransferáza. Připojení další aktivované mastné kyseliny do pozice 2 katalyzuje enzym acylglycerol-3-fosfátacyltransferáza. Vznikne 1,2-diacylglycerol-3-fosfát nebo-li kyselina fosfatidová. Působením enzymu fosfatidátfosfatázy dojde k hydrolýze fosfátové skupiny a uvolnění diacylglycerolu. Přenosem dalšího aktivované mastné kyseliny na diacylglycerol se vytvoří triacylglycerol, který se v játrech stává součástí VLDL a je transportován do krve. Z krve jsou tyto částice zachytávány adipocyty (tukové buňky), v nich se opět uvolňují triacylglyceroly a ty se pak uskladňují v tukových vakuolách v podobě nerozpustných tukových kapiček.
Fosfoacylglyceroly
Skupina fosfolipidů je poměrně rozmanitá nejen z pohledu chemické struktury, ale především jejich biologickou a biochemickou úlohou v těle. Mezi fosfoacylglyceroly patří fosfatidová kyselina a fosfatidylglycerol, fosfatidylcholin, fosfatidylethanolamin, fosfatidylinositol, fosfatidylserin, lyzofosfolipidy a plasmalogeny. Při popisu jejich biochemické aktivity se k této skupině pro podobné účinky přičleňují ještě sfingomyeliny, tyto však neobsahují glycerol ale jiný alkohol. Všechny lze považovat za deriváty kyseliny fosfatidové, ve které je kyselina fosforečná esterifikována s -OH skupinou alkoholu. Fosfatidová kyselina je mezistupněm tvorby triacylglycerolů.
Mezi nejvýznamnější fosfoglyceroly patří bezesporu fosfatidylcholiny (lecithiny), které mají ve své molekule navázaný cholin (aminoalkohol). Jedná se o fosfolipidy, které jsou nejpočetněji zastoupené v buněčné membráně a také jsou hlavní zásobárnou cholinu v těle. Význam cholinu spočívá jednak v tom, že je donorem methylových skupin (chemické hledisko) a je nedílnou součástí systému pro přenos nervových vzruchů (fyziologické hledisko).
Velice podobnou látkou je fosfatidylethanolamin (kefalin), který je poměrně hojně obsažen v některých tkáních. Od fosfatidylcholinu se odlišuje tím, že má v molekule navázaný ethanolamin místo cholinu. Podobnou látkou je fosfatidylserin, který má místo cholinu navázanou aminokyselinu serin. Tato látka je obsažena ve většině tkání, v některých tkáních je zastoupena v překvapivě vysokém množství. Byl izolován i fosfatidylthreonin, tento se však v tkáních vyskytuje jen v nepatrných množstvích a jeho význam není zcela jasný.
V mitochondriích se vyskytují složité fosfatidylglyceroly. Nejznámějším je kardiolipin, který ve své molekule obsahuje 3 molekuly glycerolu. Ve skutečnosti se jedná o celou skupinu podobných látek, protože se navzájem liší v zastoupení navázaných mastných kyselin.
Související články
Struktura a funkce lipidů - biochemie
Struktura a funkce mastných kyselin - biochemie
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.