지방산 대사

Fatty acid metabolism

지방산 대사는 지질 마크롱 영양소 범주로 분류되는 분자 계열인 지방산과 관련되거나 밀접하게 관련된 다양한 대사 과정으로 구성된다.이러한 과정은 주로 (1) 에너지를 생성하는 이화 과정과 (2) 다른 [1]화합물의 구성 요소 역할을 하는 동화 과정으로 나눌 수 있습니다.

이화 작용에서 지방산은 주로 아데노신 삼인산(ATP)의 형태로 에너지를 생성하기 위해 대사된다.다른 대영양소 등급(탄수화물 및 단백질)과 비교했을 때, 지방산은 베타 산화와 구연산 [2]순환에 의해 CO와 물로 완전히2 산화되었을 때 그램당 에너지 기준으로 가장 많은 ATP를 산출한다.따라서 지방산(주로 트리글리세리드 형태)은 대부분의 동물에서 가장 먼저 연료를 저장하는 형태이며, 식물에서는 더 적은 양이다.

동화 작용에서, 온전한 지방산은 트리글리세리드, 인지질, 두 번째 전달자, 호르몬 및 케톤체의 중요한 전구체이다.예를 들어 인지질은 인지질 이중층을 형성하며, 이 이중층으로부터 세포의 모든 막이 지방산으로 구성되어 있다.인지질은 핵, 미토콘드리아, 소포체 및 골지 기기와 같은 세포 내의 모든 소기관들을 둘러싸고 있는 혈장막과 다른 막을 포함한다.또 다른 유형의 동화작용에서 지방산은 제2의 메신저나 국소호르몬과 같은 다른 화합물을 형성하기 위해 수정된다.세포막에 저장된 아라키돈산으로 만들어진 프로스타글란딘은 아마도 이러한 지역 호르몬들 중 가장 잘 알려진 것일 것이다.

지방산 이화 작용

혈액 중 높은 에피네프린과 낮은 인슐린 농도에 의해 유발되는 지방분해(지방세포 내) 과정을 도해로 나타낸 그림.에피네프린은 지방세포 세포막의 베타아드레날린 수용체에 결합해 세포 내에서 cAMP를 생성한다.cAMP는 단백질 키나제를 활성화하여 인산화하여 지방세포에서 호르몬 감수성 리파아제를 활성화한다.이 리파아제는 지방세포의 지방 방울에 저장된 지방의 글리세롤에 대한 부착으로부터 유리 지방산을 분해합니다.그리고 나서 유리 지방산과 글리세롤이 혈액으로 방출된다.그러나 최근의 연구에 따르면 아디포스 트리글리세리드 리파아제는 먼저 트리아실글리세리드를 디아실글리세리드로 전환해야 하며 호르몬에 민감한 리파아제는 디아실글리세리드를 모노글리세리드 및 유리 지방산으로 전환합니다.모노글리세리드 리파아제에 [3]의해 가수분해된다.호르몬 민감성 리파아제의 활성은 그림과 같이 순환 호르몬인 인슐린, 글루카곤, 노르에피네프린, 에피네프린에 의해 조절된다.
혈장 알부민에 부착된 혈액 내 유리지방산 수송, 단백질 트랜스포터를 이용한 세포막 전반으로의 확산 및 세포 내 아실-CoA를 형성하기 위한 활성화에 대한 도해도.그림은 도해 목적으로 12개의 탄소 지방산을 나타내고 있습니다.인간 혈장에 있는 대부분의 지방산은 16 또는 18개의 탄소 원자 길이입니다.
카르니틴-아실-CoA 트랜스페라아제(CAT)에 의한 미토콘드리아의 내막을 가로지르는 아실-CoA 분자의 전이를 도해한 그림.도해된 아실 사슬은 도해 목적을 위해 탄소 원자 길이가 12개에 불과하다.인간 혈장에 있는 대부분의 지방산은 16 또는 18개의 탄소 원자 길이입니다.CAT는 세포질 중 고농도의 말로닐-CoA(지방산 합성의 첫 번째 기탁 단계)에 의해 억제된다.이것은 지방산 합성과 지방산 이화작용이 주어진 세포에서 동시에 일어날 수 없다는 것을 의미한다.
승모조판 매트릭스 중 아실-CoA 분자의 베타산화 과정을 도해한 그림.이 과정에서 프로세스 초기보다 2탄소 짧은 아실-CoA 분자가 형성된다.아세틸-CoA, 물 및 5개의 ATP 분자는 전체 아실-CoA 분자가 아세틸-CoA 분자 세트로 환원될 때까지 각 베타 산화 사건의 다른 산물이다.

지방산은 지방조직의 지방저장고에 트리글리세리드로서 저장된다.식사 사이에 다음과 같이 출시됩니다.

  • 지방분해는 글리세롤로부터 지방산 사슬이 트리글리세리드(또는 지방)로서 저장 형태로 결합되어 있는 지방산 사슬을 제거하는 것으로, 리파아제에 의해 이루어진다.이러한 리파아제들은 식후 혈당 수치 감소에 의해 야기되는 높은 혈중 에피네프린과 글루카곤 수치(또는 지방 조직의 교감 신경에 의해 분비되는 노르에피네프린)에 의해 활성화되며,[1] 동시에 혈중 인슐린 수치를 낮춥니다.
  • 일단 글리세롤로부터 해방되면, 유리 지방산은 혈액으로 들어가, 혈액을 운반하고, 혈장 알부민에 부착되어 [4]몸 전체로 이동합니다.
  • 긴 사슬의 자유 지방산은 SLC27 패밀리 지방산 수송 [5][6]단백질과 같은 특정 수송 단백질을 통해 대사 세포(즉, 중추 신경계의 적혈구와 뉴런을 제외한 신체의 대부분의 살아있는 세포)로 들어간다.적혈구와 따라서 지방산 대사가 불가능하다;때문에 단량체가 긴 지방산(로 medium-chain 지방 acids[7][8]에 반대하)은 간질 유체를로 혈액 뇌 barrier[9]을 건널 수 없는 것이 중앙 신경계의 조직, 미토콘드리아가 들어 있는에도 불구하고, 지방산을 사용할 수 없미토콘드리아가 포함되지 않는다.t 멱을 감다이 세포들
  • 일단 세포 안에 긴 사슬-지방-산—CoA 연결효소는 지방산 분자와 ATP(AMP와 무기 피로인산으로 분해됨) 사이의 반응을 촉매하여 지방산 아실-아데닐산을 생성하고, 지방산 아실-CoA 분자는 유리 조효소 A와 반응하여 지방산 아실-CoA 분자를 생성합니다.
  • 아실-CoA가 미토콘드리아로 들어가기 위해서는 카르니틴 셔틀이 사용된다.[10][11][12]
  1. 아실-CoA는 카르니틴 팔미토일전달효소 I에 의해 카르니틴의 수산기로 전달되며, 카르니틴 팔미토일전달효소 I은 미토콘드리아 외막 및 내막 세포면에 위치한다.
  2. 아실카르니틴은 카르니틴-아실카르니틴 전이효소에 의해 내부에서 카르니틴이 바깥쪽으로 섞이면서 섞인다.
  3. 아실카르니틴은 내미토콘드리아막의 내면에 위치한 카르니틴 팔미토일전달효소 II에 의해 아실-CoA로 다시 변환된다.활성 카르니틴은 아실-CoA가 미토콘드리아 기질에 섞이면서 다시 세포로 섞인다.
  • 미토콘드리아 매트릭스에서 베타 산화는 지방산의 긴 탄소 사슬(아실-CoA 분자의 형태)을 일련의 2탄소(아세테이트) 단위로 분해하고, 아세틸 CoA 분자는 보조효소 A와 결합되어, 옥살아세테이트와 응축되어 구연산 [2]회로의 "시작"에서 구연산을 형성한다.연료-아세틸 코에이는 이산화 탄소와 H2O로 에너지의 상당한 수량 ATP의 형태에서 체포되는 순환의 각각의 회전과 그에 따른 산화 phosphoryla는 동안 석방과 난봉을 부릴 주기에 추가됩니다~그것은 이 반력의 주기의"출발점"표시로 생각하기, 편리하다.t이온
간단히 말해서 베타 산화 단계는 다음과 같습니다.[2]
  1. 아실-CoA 탈수소효소에 의한 탈수소, 1FADH2 생성
  2. 에노일-CoA 가수분해효소에 의한 수화
  3. 3-히드록시아실-CoA 탈수소효소에 의한 탈수소, 1 NADH + H+ 생성
  4. 티오라아제에 의한 분해, 1개의 아세틸-CoA와 2개의 탄소(신규의 단축된 아실-CoA 형성)로 단축된 지방산을 생성한다.
이 베타 산화 반응은 지방산이 아세틸-CoA로 완전히 환원될 때까지 반복되며, 탄소 원자의 홀수인 아세틸-CoA와 지방산 분자당 1분자의 프로피오닐-CoA를 가진 지방산의 경우에는 반복된다.아실-CoA 분자의 각각의 베타 산화 절단은 결국 산화적 [13][14]인산화에서 5개의 ATP 분자를 생산한다.
  • 베타 산화에 의해 생성된 아세틸-CoA는 옥살아세테이트와 결합하여 구연산염을 형성함으로써 미토콘드리아의 구연산 회로로 들어간다.산화적 인산화와 결합하면 아세틸-CoA가 CO와 물로 완전히2 연소된다.이 과정에서 방출되는 에너지는 산화 [2][10]아세틸-CoA 분자당 1 GTP와 11 ATP 분자의 형태로 포착된다.간에서 특정 상황을 제외하고 지방산의 베타 산화가 발생하는 모든 곳에서 아세틸-CoA가 발생할 운명이다.

간에서 옥살아세트산은 단식, 기아, 저탄수화물 식사, 장시간 격렬한 운동 및 제어되지 않은 제1형 당뇨병 중 글루코네제닉 경로로 전부 또는 부분적으로 유도될 수 있다.이러한 상황에서 옥살아세트산은 말산염으로 수소화되어 간세포의 미토콘드리아에서 제거되고 간세포의 세포질에서 포도당으로 전환되며,[10] 여기서 혈액으로 방출된다.따라서 간에서 옥살로아세테이트는 혈중 저(또는 부재) 인슐린 및 고(高) 글루카곤 농도에 의해 유의한 당생성이 자극되면 아세틸-CoA와의 축합에 사용할 수 없다.이러한 조건에서 아세틸-CoA는 아세토아세테이트 및 베타-히드록시낙산염의 [10]형성으로 전환된다.아세토아세테이트, 베타-히드록시낙산염, 그리고 그들의 자연 분해 생성물인 아세톤은 케톤체로 알려져 있지만 혼란스럽다.케톤은 간에서 혈액으로 방출된다.미토콘드리아를 가진 모든 세포는 혈액에서 케톤을 흡수하여 아세틸-CoA로 재변환할 수 있으며, 아세틸-CoA는 구연산 순환에서 연료로 사용될 수 있다. 왜냐하면 다른 어떤 조직도 간에 발생할 수 있는 방식으로 옥살아세테이트를 글루코네제닉 경로로 돌릴 수 없기 때문이다.유리 지방산과 달리, 케톤은 혈액 뇌 장벽을 넘을 수 있고, 따라서 중추 신경계의 세포에 대한 연료로 이용 가능하며, 이러한 세포들이 정상적으로 [10]생존하는 포도당의 대체 물질로 작용합니다.기아, 저탄수화물 식사, 장시간 과한 운동 또는 통제되지 않은 제1형 당뇨병 중 혈액에 케톤이 많이 발생하는 것을 케톤증이라고 하며, 극단적인 형태로는 통제 불능 제1형 당뇨병을 케토산증이라고 한다.

리파아제 작용에 의해 방출된 글리세롤은 간에서 글리세롤 키나제에 의해 인산화되며(이 반응이 일어날 수 있는 유일한 조직), 결과적으로 생성된 글리세롤 3-인산은 디히드록시아세톤 인산염으로 산화된다.당분해효소 트리오스인산 이성질화효소는 이 화합물을 글리세린알데히드 3-인산으로 전환하고, 글리세린알데히드 3-인산은 당분해 과정을 통해 산화되거나, 포도당 합성을 통해 포도당으로 전환된다.

에너지원으로서의 지방산

불포화지방 트리글리세리드 예.왼쪽 : 글리세린, 위에서 아래로 오른쪽 : 팔미트산, 올레산, 알파리놀렌산.화학식55986: CHO

유기체에 트리글리세라이드로 저장된 지방산은 산소를 거의 포함하지 않고 무수이기 때문에 농축된 에너지원입니다.지방산 1그램의 에너지 수율은 약 9kcal(37kJ)로 탄수화물의 4kcal(17kJ)보다 훨씬 높다.지방산의 탄화수소 부분은 소수성이기 때문에, 이러한 분자는 비교적 무수(무수) 환경에 저장될 수 있다.반면 탄수화물은 수분이 더 많다.예를 들어, 글리코겐 1g은 약 2g의 물과 결합하며, 이는 1.33kcal/g(4kcal/3g)로 환산됩니다.이것은 지방산이 저장된 질량의 단위당 6배 이상의 에너지를 보유할 수 있다는 것을 의미합니다.바꿔 말하면, 만약 인체가 에너지를 저장하기 위해 탄수화물에 의존한다면,[10] 4.6kg의 지방과 맞먹는 에너지를 가지기 위해 31kg의 수화 글리코겐을 운반해야 할 것이다.

겨울잠을 자는 동물들은 지방 비축량을 연료로 활용하는 좋은 예를 제공한다.예를 들어, 곰들은 약 7개월 동안 겨울잠을 자는데, 이 전체 기간 동안, 에너지는 지방 저장소의 열화로부터 얻어진다.이주하는 새들도 마찬가지로 대륙간 [15]여행을 떠나기 전에 많은 양의 지방을 축적한다.

젊은 성인 인간의 지방 저장고는 평균 약 10-20 kg 사이이지만, 성별과 개인의 [16]성향에 따라 크게 다릅니다.대조적으로, 인간의 몸은 약 400g의 글리코겐만 저장하는데, 그 중 300g은 골격근 안에 잠겨서 전체적으로 신체에 사용할 수 없다.간에 저장된 글리코겐 100g 정도는 [10]굶은 지 하루 만에 고갈된다.그 후 간에서 체조직에 의해 일반적으로 사용하기 위해 혈액으로 방출되는 포도당은 지방산을 [1]포함하지 않는 당원성 아미노산 및 몇 가지 다른 당원성 기질로부터 합성되어야 한다.그럼에도 불구하고 지방분해는 글리세롤을 방출하여 글루코네제네시스 경로로 들어갈 수 있다.

글리세롤과 지방산으로부터의 탄수화물 합성

지방산은 미토콘드리아 내부의 베타 산화에 의해 아세틸-CoA로 분해되는 반면, 지방산은 미토콘드리아 외부의 세포질에서 아세틸-CoA로 합성된다.두 경로는 발생 위치뿐만 아니라 발생하는 반응 및 사용되는 기질에서도 구별됩니다.두 경로는 상호 억제되어 베타 산화에 의해 생성된 아세틸-CoA가 아세틸-CoA 카르복실화효소 [1]반응을 통해 합성 경로로 유입되는 것을 방지한다.또한 피루브산 탈수소효소 복합반응이 [10]불가역적이므로 피루브산으로 전환할 수 없다.대신 지방산의 베타 산화에 의해 생성된 아세틸-CoA는 옥살아세트산과 응축되어 구연산 회로에 들어간다.사이클의 각 회전 동안 2개의 탄소 원자는 이소질산탈수소효소 및 α-케토글루타르산탈수소효소에 의해 촉매되는 탈탄산화 반응에서 CO로서2 사이클을 남긴다.따라서 구연산 회로의 각 회전은 아세틸-CoA 단위를 산화시키는 동시에 아세틸-CoA가 원래 결합되어 구연산을 형성했던 옥살아세트산 분자를 재생한다.탈탄산화 반응은 사이클에서 [1]말산이 형성되기 전에 일어난다.식물만이 아세틸-CoA를 옥살아세트산염으로 변환하는 효소를 가지고 있으며, 옥살아세트산염은 말산이 형성되어 궁극적으로 [1]포도당으로 전환될 수 있다.

그러나 아세틸-CoA는 아세톤으로 탈탄산될 수 있는 아세토아세테이트로 전환될 수 있다(자발적으로 또는 아세토아세테이트 탈탄산화효소에 의해 촉매된다).그런 다음 호흡/요린으로 배설되는 이소프로판올 또는 CYP2E1에 의해 히드록시아세톤(아세톨)으로 추가 대사될 수 있다.아세톨은 프로필렌 글리콜로 변환될 수 있다.이는 피루브산염(두 가지 대체 효소에 의해) 또는 프로피온알데히드 또는 L-락토알데히드 및 L-락토산염(일반 젖산 이성질체)[17][18][19]으로 변환됩니다.또 다른 경로는 아세톨을 메틸글리옥살로, 그 다음 피루브산으로, 또는 (S-D-락토일-글루타티온 또는 다른 방법을 통해) D-락토알데히드로 변환한 다음 [18][20][21]D-락토산염으로 변환한다.(포도당으로의) D-락틴산 대사가 느리거나 손상되므로, D-락틴산염의 대부분은 소변으로 배설된다. 따라서 아세톤에서 유래한 D-락틴산은 케토시스 또는 이소프로판올 [18]중독과 관련된 대사 산증에 크게 기여할 수 있다.L-락테이트는 지방산의 포도당 순변환을 완료할 수 있다.아세톤이 포도당으로 전환되는 것을 보여주는 첫 번째 실험은 1951년에 수행되었다.이 실험과 추가 실험은 탄소 동위원소 [19]라벨을 사용했다.포도당의 최대 11%는 인간의 [19]굶주림 동안 아세톤으로부터 얻어질 수 있다.

지방 조직의 트리글리세리드 지방 분해 중에 혈액으로 방출되는 글리세롤은 간에서만 섭취할 수 있다.여기서 인산화된 글리세롤 분자당 1분자의 ATP를 가수분해하는 글리세롤 키나제의 작용에 의해 글리세롤 3-인산으로 전환된다.글리세롤 3-인산은 디히드록시아세톤 인산염으로 산화되며, 디히드록시아세톤 인산염은 트리오스 인산 이성질화효소에 의해 글리세린알데히드 3-인산으로 변환된다.여기서부터 원래의 글리세롤의 세 개의 탄소 원자는 당분해를 통해 산화되거나 포도당 [10]합성을 통해 포도당으로 전환될 수 있다.

지방산의 기타 기능 및 용도

세포내 시그널링

디글리세리드 1-팔미토일-2-올레오일-글리세롤의 화학적 구조

지방산은 세포의 혈장막 또는 세포막의 대부분을 구성하는 인지질의 필수적인 부분이다.이러한 인지질들은 세포막 결합 효소인 포스포리파아제 C(PLC)[22]에 의해 인지질, 포스파티딜이노시톨 4,5-이인산(PIP)2의 가수분해를 통해 디아실글리세롤(DAG)과 이노시톨 트리인산(IP3)으로 분해될 수 있다.

에이코사노이드 파라크린 호르몬

아라키돈산
프로스타글란딘1 E - 알프로스타일

지방산 대사의 한 산물은 프로스타글란딘으로 동물에서 다양한 호르몬과 같은 효과를 가진 화합물이다.프로스타글란딘은 인간과 다른 동물들의 거의 모든 조직에서 발견되었다.그것들은 20탄소 다가불포화지방산인 아라키돈산으로부터 효소적으로 유도된다.따라서 모든 프로스타글란딘은 5개의 탄소 고리를 포함한 20개의 탄소 원자를 포함합니다.이들은 에이코사노이드의 하위 분류이며 지방산 [23]유도체의 프로스타노이드 분류를 형성합니다.

프로스타글란딘은 세포막을 구성하는 인지질에서 아라키돈산염의 분열에 의해 세포막에서 합성된다.이것은 막 인지질에 직접 작용하는 인지효소 A 또는2 DAG(디아실 글리세롤)에 작용하는 리파아제에 의해 촉매된다.아라키돈산염은 프로스타글란딘 합성효소의 시클로옥시게나아제 성분에 의해 작용한다.이것은 대략 지방산 사슬의 중간에서 시클로펜탄 고리를 형성합니다.이 반응은 또한 두 개의2 O 분자에서 파생된 산소 원자 4개를 더합니다.생성된 분자는 프로스타글란딘2 G로 효소 복합체의 하이드로페록시다아제 성분에 의해 프로스타글란딘2 H로 변환된다.이 매우 불안정한 화합물은 다른 프로스타글란딘, 프로스타사이클린 및 트롬복산으로 [23]빠르게 변환됩니다.그런 다음 이것들은 에이코사노이드 호르몬을 제조한 세포를 둘러싼 간질성 액체로 방출된다.

아라키돈산염이 시클로옥시게나아제 대신 리폭시게나아제에 의해 작용하면 히드록시에이코사테트라엔산 및 류코트리엔이 생성된다.그것들은 또한 국소 호르몬의 역할을 한다.

프로스타글란딘은 프로스타사이클린과 트롬복산의 두 가지 유도체를 가지고 있다.프로스타사이클린은 국소적으로 작용하는 강력한 혈관확장제이며 혈소판 응집을 억제합니다.혈관을 확장시키는 역할을 통해 프로스타사이클린도 염증에 관여합니다.그것들은 혈관벽에서 합성되어 불필요한 응고 형성을 방지하고 평활근 조직의 [24]수축을 조절하는 생리적인 기능을 한다.반대로 트롬복산(혈소판 세포에 의해 생산됨)은 혈관 수축제이며 혈소판 응집을 촉진한다.그들의 이름은 응고 형성에서의 역할에서 유래했다.

지방산의 식이 공급원, 소화, 흡수, 혈액 내 수송 및 저장

식이지방은 십이지장에서 담즙염 및 포스파티딜콜린 등의 인지질 형태로 비누에 의해 유화된다.이렇게 형성된 지방 방울은 췌장 리파아제의 공격을 받을 수 있다.
담즙산(콜산)의 구조, 표준형, 반현실형 3D형, 도식형 3D형
담즙산(예: 콜산)과 지방, 지용성 비타민 및 콜레스테롤의 소화 산물의 존재 하에서 십이지장에 형성된 혼합 미셀의 도해도.

체내 지방산의 상당 부분은 동물 또는 식물 유래의 트리글리세리드 형태로 식단에서 얻어진다.육지 동물로부터 얻은 지방의 지방산은 포화되는 경향이 있는 반면, 어류와 식물의 트리글리세리드 지방산은 종종 다불포화되어 기름으로 존재한다.

이 트리글리세리드들은 [25]장에서 흡수될 수 없다.그들은 췌장 리파아제에 의해 모노글리세리드, 디글리세리드 그리고 유리 지방산으로 분해되는데, 이것은 활동에 필요한 콜리파아제라고 불리는 단백질과 1:1 복합체를 형성합니다.활성화된 복합체는 수지방 계면에서만 작동할 수 있습니다.따라서,[26] 지방은 이러한 효소의 최적의 활성을 위해 담즙염에 의해 먼저 유화되는 것이 필수적이다.트리, 디, 모노글리세리드 및 유리 지방산의 혼합물로 구성된 소화 산물은 식단의 다른 지방 가용성 성분(예: 지방 용해성 비타민 및 콜레스테롤)과 담즙염과 함께 묽은 십이지장 함량에서 혼합 [25][27]미셀을 형성한다(오른쪽 그림 참조).

이러한 미셀(담즙염이 아닌)의 함량은 장구(소장을 채우는 상피세포)로 들어가 트리글리세리드(Trigclider)로 재합성되고, 유즙(장의 [28]림프계의 모세혈관)으로 방출되는 카이로미크론(chylylomicrons이 유산들은 왼쪽 경정맥과 목의 왼쪽 하부에 있는 쇄골하정맥의 접합부에서 정맥혈로 흘러들어가는 흉관으로 흘러 들어간다.이것은 소화의 지용성 산물이 다른 모든 소화 산물과 달리 먼저 간을 통과하지 않고 일반 순환으로 직접 배출된다는 것을 의미합니다.이 특이성의 이유는 알려지지 않았다.[29]

카이로미크론의 개략도.

카이로미크론은 체내를 순환하며 지방이 많은 식사 [citation needed]후 혈장을 우유빛 또는 크림빛으로 보이게 한다.모세혈관의 내피 표면, 특히 지방조직에서 지방단백질 리파아제는 카이로미크론을 유리지방산, 글리세롤 및 카이로미크론 잔재로 부분적으로 소화시킨다.지방산은 지방세포에[citation needed] 의해 흡수되지만 글리세롤과 카이로미크론 잔류물은 혈장에 남아 최종적으로 간에 의해 혈액순환에서 제거된다.카이로미크론의 소화에 의해 방출되는 유리 지방산은 지방세포에[citation needed] 의해 흡수되고, 해당과정의[citation needed] 포도당에서 유래한 글리세롤을 사용하여 트리글리세라이드로 재합성된다.이들 트리글리세라이드는 다른 조직의 연료 요구 사항을 위해 필요할 때까지 지방 세포의 지방 방울에 저장됩니다.

간은 장에서 나오는 간문맥의 혈액에서 포도당의 일부를 흡수한다.간에서 글리코겐을 보충한 후에 나머지 포도당의 대부분은 아래와 같이 지방산으로 전환됩니다.이러한 지방산은 글리세롤과 결합하여 트리글리세라이드를 형성하는데, 트리글리세라이드는 카이로미크론과 매우 유사하지만 매우 저밀도 리포단백질(VLDL)로 알려져 있습니다.이러한 VLDL 방울은 혈중 콜레스테롤을 소거할 수 있는 중간 밀도 리포단백질(IDL)로 알려져 있다는 점을 제외하고 카이로미크론과 정확히 동일한 방식으로 처리됩니다.이것은 IDL을 저밀도 지질단백질(LDL)로 변환시켜 세포막이나 합성 목적(예: 스테로이드 호르몬의 형성)을 위해 콜레스테롤을 필요로 하는 세포에 의해 흡수된다.나머지 LDL은 간에 [30]의해 제거된다.

지방조직과 수유유선 또한 중성지방으로 전환하기 위해 혈액에서 포도당을 흡수한다.이러한 조직이 VLDL로 생성된 트리글리세리드를 혈액으로 방출하지 않는다는 점을 제외하면 간에서와 같은 방식으로 발생합니다.지방조직세포는 인슐린의 혈장농도가 낮고 글루카곤 및/또는 에피네프린의 농도가 [31]높을 때 트리글리세라이드를 지방방울에 저장하여 최종적으로 유리지방산과 글리세롤로 혈액에 다시 방출한다.유선은 지방(크림 지방 방울)을 뇌하수체 전엽 호르몬 프로락틴의 영향을 받아 분비하는 우유로 배출한다.

신체의 모든 세포는 세포막과 세포소기관막을 생산하고 유지해야 한다.그들이 혈액에서 흡수된 유리 지방산에 전적으로 의존하고 있는지, 아니면 혈당으로부터 그들 자신의 지방산을 합성할 수 있는지는 알려지지 않았다.중추신경계의 세포들은 혈액 뇌 [32]장벽을 통해 도달할 수 없기 때문에 그들 자신의 지방산을 제조하는 능력을 가지고 있을 것이 거의 확실하다.그러나 포유류가 스스로 합성할 수는 없지만 세포막의 중요한 구성요소인 필수 지방산에 의해 어떻게 도달하는지는 알려져 있지 않다.

지방산 합성

주요 기사:지방산 합성
대장균의 지방산 합성효소 II를 통한 포화지방산 합성

β 산화처럼 직쇄 지방산 합성은 16-탄소 팔미틴산이 [33][34]생성될 때까지 아래 6가지 반복 반응을 통해 이루어진다.

제시된 다이어그램은 지방산이 미생물에서 어떻게 합성되는지를 보여주고 [33]대장균에서 발견되는 효소를 나열합니다.이러한 반응은 일반적으로 하나의 복합체로 작용하는 여러 효소를 포함하는 지방산 합성효소 II(FASII)에 의해 수행된다.FASII는 미토콘드리아뿐만 아니라 원핵생물,[35] 식물, 곰팡이, 기생충에도 존재한다.

효모와 같은 일부 균류뿐만 아니라 동물에서도, 이러한 같은 반응은 지방산을 만드는 데 필요한 모든 효소 활성을 가진 큰 이합체 단백질인 지방산 합성효소 I(FASI)에서 일어난다.FASI의 효율성이 FAS보다 낮음II; 그러나, 그것은 조기 사슬 [35]종단을 통해 "중쇄" 지방산을 포함한 더 많은 분자의 형성을 허용합니다.효소, 아실전달효소 및 트랜스아실화효소는 아실수용체와 공여체 사이에 지방산을 전달함으로써 인지질, 트리아실글리세롤 등에 지방산을 함유시킨다.그들은 또한 생물 활성 지질과 그들의 전구체 [36]분자를 합성하는 임무를 가지고 있다.

16:0 탄소지방산이 형성되면 여러 가지 변형을 거쳐 탈포화 및/또는 신장될 수 있다.스테아린산염(18:0)부터 시작하여 여러 막결합 효소에 의해 주로 소포체 내에서 신장된다.신장 과정에 관여하는 효소 단계는 주로 지방산 합성에 의해 수행되는 것과 동일하지만, 신장 과정의 4가지 주요 연속 단계는 개별 단백질에 의해 수행되며, 이는 물리적으로 [37][38]연관될 수 있다.

걸음 효소 반응 묘사
(a) 아세틸 CoA:ACP 트랜스실라아제
Acety-CoA ACP transacylase reaction.svg
 말로닐-ACP와의 반응을 위해 아세틸 CoA를 활성화한다.
(b) 말로닐 CoA:ACP 트랜스실라아제 Center 아세틸-ACP와의 반응을 위해 말로닐 CoA를 활성화한다.
(c) 3-케토아실-ACP합성효소
3-ketoacyl-ACP synthetase reaction.svg
 ACP 결합 아실 사슬과 체인 확장 말로닐-ACP를 반응시킨다.
(d) 3-케토아실-ACP환원효소
3-ketoacyl-ACP reductase reaction.svg
 카본3케톤을 하이드록실기로 환원한다.
(e) 3-히드록시아실 ACP탈수효소
3-hydroxyacyl-ACP dehydrase reaction.svg
 물 제거
(f) 에노일-ACP환원효소
Enoyl-ACP reductase reaction.svg
 C2-C3 이중 결합을 줄입니다.

약어: ACP – 아실 캐리어 단백질, CoA – 코엔자임 A, NADP – 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산염.

지방합성 중 환원제는 NADPH인 반면, NAD는 베타 산화(지방산이 아세틸-CoA로 분해됨)의 산화제이다.이러한 차이는 NADPH가 생합성 반응 중에 소비되는 반면 NADH는 에너지 산출 [32]반응에서 생성된다는 일반적인 원리의 예이다(따라서 NADPH는 아세틸-CoA에서 콜레스테롤을 합성하는데도 필요하며, NADH는 해당과정 중에 생성된다).NADPH의 소스는 2배입니다.사과산염이 "NADP 연결 사과산 효소"에 의해 산화적으로 탈탄산되면 피루브산염, CO2 및 NADPH가 형성된다.NADPH는 또한 포도당을 리보스로 변환하는 펜토오스 인산 경로에 의해 형성되며, 리보스는 뉴클레오티드와 핵산의 합성에 사용될 수 있으며 [32]피루브산으로 분해될 수 있다.

당분해 최종 산물은 탄수화물을 지방산으로 변환하는 데 사용된다.

주요기사 : 구연산회로 ① 당분해 최종생성물은 탄수화물의 지방산 전환에 사용된다.

인간의 지방산은 수유 중 유선과 마찬가지로 간과 지방조직에서 주로 탄수화물로 형성된다.해당과정에 의해 생성된 피루브산은 탄수화물이 지방산과 콜레스테롤로 [32]전환되는 중요한 매개체이다.이것은 미토콘드리아에서 피루브산이 아세틸-CoA로 변환됨으로써 발생한다.그러나, 이 아세틸 CoA는 지방산과 콜레스테롤의 합성이 일어나는 세포질로 운반되어야 한다.이것은 직접 발생할 수 없습니다.세포질 아세틸-CoA를 얻기 위해 구연산 회로에서 구연산(아세틸 CoA와 옥살아세트산)을 제거하고 미토콘드리아 내막을 통해 세포질로 [32]운반한다.여기서 그것은 ATP 구연산분해효소에 의해 아세틸-CoA와 옥살아세트산염으로 분해된다.옥살아세트산은 말산염으로 미토콘드리아로 돌아간다(그리고 옥살아세트산으로 다시 전환되어 미토콘드리아 [39]밖으로 아세틸-CoA를 더 많이 옮긴다).세포질 아세틸-CoA는 아세틸 CoA 카르복실화효소에 의해 말로닐 CoA로 카르복실화되며, 이는 지방산 [39][40]합성의 첫 번째 커밋된 단계이다.

지방산 합성 조절

아세틸-CoA 카르복실화효소에 의해 아세틸-CoA가 말로닐-CoA로 형성되며, 이 때 말로닐-CoA는 지방산 합성경로에 공급된다.아세틸-CoA 카르복실화효소는 포화 직쇄 지방산 합성의 조절 지점이며, 인산화와 알로스테릭 조절을 모두 받는다.인산화 조절은 대부분 포유류에서 일어나는 반면, 알로스테릭 조절은 대부분의 유기체에서 일어난다.알로스테릭 제어는 팔미토일-CoA에 의한 피드백 억제 및 구연산염에 의한 활성화로 일어난다.포화지방산 합성의 최종 산물인 팔미토일-CoA의 농도가 높을 경우, 아세틸-CoA 카르복실화효소를 알로스테릭 불활성화하여 세포 내 지방산 축적을 방지합니다.구연산염은 높은 수치에서 아세틸-CoA 카르복실화효소를 활성화하는 역할을 하는데, 높은 수치는 크렙스 회로에 공급되어 에너지를 [41]생성하기에 충분한 아세틸-CoA가 있음을 나타내기 때문이다.

혈장 내 인슐린의 높은 혈장 수준(예: 식사 후)은 아세틸-CoA 카르복실화 및 활성화를 유발하여 아세틸-CoA에서 말로닐-CoA의 형성을 촉진하고 결과적으로 탄수화물을 지방산으로 변환하는 반면 에피네프린과 글루카곤(기아 및 운동 중 혈액으로 방출됨)이세)는 이 효소의 인산화를 유발하여 베타산 [32][40]산화를 통한 지방산 산화를 위해 지방 형성을 억제한다.

장애

지방산 대사 장애는 예를 들어 고트리글리세리드혈증(너무 높은 트리글리세리드 수치)이나 다른 유형의 고지혈증으로 설명할 수 있다.가족성일 수도 있고 후천성일 수도 있습니다.

가족성 지방산 대사 장애의 유형은 일반적으로 선천적인 지질 대사 장애로 분류된다.이러한 장애는 지방산 산화 장애 또는 지질 저장 장애로 설명될 수 있으며, 근육, 간 및 다른 세포 유형 내에서 에너지를 생성하기 위해 지방산을 산화시키는 능력에 영향을 미치는 효소 결함으로 인해 발생하는 몇 가지 선천적인 대사 오류 중 하나입니다.

또한 암세포는 종양유전 및 세포증식의 다양한 측면에 관여하는 지방산[42] 합성과 미토콘드리아 지방산 산화(FAO)[43]에 관해 불규칙한 지방산 대사를 보일 수 있다.

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