science >> Wetenschap >  >> Biologie

Vetzuur: definitie, metabolisme en functie

Als u een voedingscursus hebt gevolgd of zelfs aandacht hebt besteed aan de etiketten op voedingsproducten, bent u waarschijnlijk bekend met drie van de vier belangrijkste biomoleculen
van het menselijk lichaam. Deze biomoleculen zijn koolhydraten, lipiden, nucleïnezuren en eiwitten. Lipiden bevatten een breed scala aan moleculen, waaronder triglyceriden, die soms vetten worden genoemd.

Lipiden vervullen veel belangrijke functies in het menselijk lichaam. Enkele van de meest cruciale hiervan zijn het opslaan van energie en bestaande uit celmembranen. Lipiden bieden ook demping en isolatie voor vitale organen.
Algemene lipideninformatie

Lipiden zijn de meest energierijke van alle vier basale biomoleculen als het gaat om energieopslag en toegang. Lipiden kunnen 9 calorieën energie per gram leveren. Dit is meer dan zowel koolhydraten als eiwitten, die elk slechts 4 calorieën energie per gram leveren.

Lipiden vormen ook celmembranen dankzij een zeer belangrijk kenmerk van lipidemoleculen genaamd hydrofobiciteit
. Deze term komt van de Griekse woorden hydor
- wat water betekent - en phobos
- wat angst betekent. Hydrofobe moleculen, zoals lipiden, mengen niet goed met water omdat ze watermoleculen afstoten.

Zoals u zult zien, kunnen hydrofobe lipiden zich hechten aan hydrofiele moleculen, wat betekent moleculen die watermoleculen aantrekken, voor celmembraanvorming .
Wat zijn vetzuren?

Vetmoleculen of triglyceriden
hebben een ruggengraat van glycerol en drie vetzuurstaarten. Deze vetzuren zijn lange ketens die een skelet van koolstofatomen bevatten met waterstofmoleculen gehecht langs het koolstofskelet en carbonzuur gehecht aan één uiteinde.

Omdat ze zoveel koolstoffen en waterstoffen bevatten, noemen wetenschappers dit koolwaterstof ketens
.

Er zijn twee hoofdtypen vetzuren, verzadigde en onverzadigde. Vetzuren ontvangen hun classificatie op basis van hun chemische structuur. Verzadigde vetzuren
hebben enkele bindingen tussen de koolstofmoleculen van de koolwaterstofketens.

Ze zijn verzadigd met waterstof, wat betekent dat ze zoveel waterstofmoleculen bevatten als ze kunnen.

Onverzadigde vetzuren
hebben dubbele bindingen of drievoudige bindingen tussen de koolstofmoleculen van de koolwaterstofketens. Ze zijn niet verzadigd met waterstof, wat betekent dat ze open plaatsen beschikbaar hebben voor andere moleculen om te binden.
Vetzuursmeltpunten

Vanwege de verschillen in de manier waarop enkele bindingen en dubbele (of drievoudige) bindingen beïnvloeden moleculaire structuur, verzadigde vetzuren met enkele bindingen hebben rechte, lineaire ketens die heel dicht op elkaar kunnen zitten. Onverzadigde vetzuren daarentegen hebben knikken als gevolg van de dubbele bindingen en kunnen daarom niet zo goed samen stapelen.

Deze structuur beïnvloedt de functies van lipiden in de praktijk.

Een daarvan is de temperatuur waarbij het vetzuur smelt. Het smeltpunt voor onverzadigde vetzuren is lager dan het smeltpunt voor verzadigde vetzuren van dezelfde lengte. Bijvoorbeeld, stearinezuur smelt bij ongeveer 157 graden Fahrenheit terwijl oliezuur smelt bij ongeveer 56 graden Fahrenheit.

Dit is de reden waarom verzadigde lipiden, zoals het vet op een biefstuk, de neiging hebben vast te zijn bij kamertemperatuur terwijl ze onverzadigd zijn lipiden, zoals olijfolie, zijn vloeibaar bij kamertemperatuur.
Vetzuren Energie opslaan

Een van de belangrijkste rollen van lipiden en hun samenstellende vetzuren is energieopslag. Dit gebeurt meestal in gespecialiseerde weefsels die vetweefsel worden genoemd. De cellen waaruit deze weefsels bestaan - adipocyten genoemd - kunnen vetdruppeltjes van triglyceriden bevatten die 90 procent van het celvolume innemen!

Al dat vet heeft een cruciaal hoofddoel: de energie opslaan die nodig is om de menselijk lichaam. Dit is een belangrijke manier waarop organismen in staat zijn om periodes van lage voedselbeschikbaarheid te overleven door energievoorraden op te bouwen wanneer voedselbronnen direct beschikbaar zijn, zodat ze deze winkels kunnen aanboren tijdens slankere tijden.

Bijvoorbeeld dieren die overwinteren of migreren vertrouwen op vetvoorraden om de noodzakelijke lichaamsfuncties te behouden en in leven te blijven tijdens tijden dat ze niet eten.

Sommige wetenschappers denken dat lipiden ideaal zijn voor energieopslag met behulp van het voorbeeld van een gemiddelde mannelijke mens die 154 pond weegt. Als dit model niet meer zou eten, zouden zijn koolhydraatvoorraden (vrije glucose- en glycogeenvoorraden in de lever en spieren) hem ongeveer een dag in leven houden.

Zijn eiwitvoorraden (meestal spieren) zouden ongeveer een week meegaan , hoewel sommige spieren die hij uiteindelijk zou moeten verbranden voor energie ook cruciaal zijn voor zijn gezondheid, zoals de hartspieren van het hart.

Echter, zijn vetopslag - die ongeveer 24 pond van zijn totaal uitmaakt lichaamsgewicht - kon hem 30 of 40 dagen ondersteunen. Het type metabolisme dat zijn lichaam zou gebruiken om de in zijn vetweefsels opgeslagen energie om te zetten in bruikbare energie is lipolyse
.
Vetzuren vormen membranen

Vetzuren maken ook celmembranen mogelijk. Biologische membranen, zoals plasmamembranen, zijn selectieve barrières tussen de binnenkant van de cel (of organel) en de buitenkant van de cel. In deze functie laten ze sommige moleculen door en houden ze andere moleculen buiten.

De belangrijkste component van deze membranen zijn gespecialiseerde lipiden fosfolipiden
. Fosfolipiden hebben twee basisonderdelen: een kop en een staart. Het hoofdgebied is glycerol met een aangehechte fosfaatgroep. Het staartgebied is gemaakt van vetzuurketens. Deze fosfolipidenmoleculen zijn amfipathische
; het uiteinde van de vetzuur stoot water af (hydrofoob), en het hoofdeinde trekt water aan (hydrofiel).

Biologische membranen worden meestal gevormd met behulp van lipide dubbele lagen
. Dit betekent dat twee rijen fosfolipiden achter elkaar staan met de hydrofiele koppen in contact met de binnenkant en de buitenkant van de cel, die voornamelijk uit water bestaan.

Dit maakt het fosfolipide membraan waterdicht terwijl het nog steeds kleine moleculen toelaat passeren door het semipermeabele membraan zonder gespecialiseerde transporters nodig te hebben, zoals eiwitpompen.
Vetzuren kussen en isoleren

Al dat vet dat in de vetweefsels rondhangt, energie opslaat voor wanneer het nodig is, dient andere nuttige doeleinden ook. Vetweefsel is zacht en biedt daarom een kussen voor kwetsbare organen in het lichaam, zoals het hart, de nieren en de lever.

Daarom kunt u een zware val maken of zelfs een auto-ongeluk weerstaan zonder noodzakelijkerwijs uw vitale organen.

Vetweefsel fungeert ook als isolatie
om het lichaam te helpen zijn kerntemperatuur te reguleren. Dit is vooral belangrijk in omstandigheden die extreme klimaten of temperatuurveranderingen omvatten. Dit is de reden waarom zoogdieren die in extreem koude omgevingen leven, zoals sommige walvissen die door ijskoud water reizen, vetreserves genaamd blubber aanhouden.

Vetafzettingen net onder de huid kunnen zelfs metaboliseren om warmte te maken wanneer de huidtemperatuur wordt te laag.
Wat zijn essentiële vetzuren?

Mensen kunnen veel vetzuren synthetiseren met behulp van de koolstofatomen in biomoleculen zoals koolhydraten en eiwitten. essentiële vetzuren zijn echter een soort vetzuur dat het menselijk lichaam niet alleen kan maken.

Dit worden soms voedingsvetzuren genoemd omdat deze moleculen in plaats daarvan afkomstig moeten zijn van voedsel in uw dieet.

Twee bekende essentiële vetzuren zijn omega-3-vetzuren, ook wel alfa-linoleenzuur genoemd, en omega-6-vetzuren, ook wel linolzuur genoemd. Dieet omega-3 en omega-6-vetzuren vormen andere essentiële vetzuren, zoals arachidonzuur (AA), in het lichaam.

Voedingsmiddelen die van nature deze vetzuren bevatten zijn:

< li> Vette vis en schaaldieren.

  • Bladgroenten.
  • Plantaardige oliën, vooral koolzaadolie, lijnzaadolie, olijfolie en sojaolie.
  • Noten en zaden, vooral chia zaden, hennepzaden, pompoenpitten en walnoten.

    Waarom zijn essentiële vetzuren belangrijk?

    Deze essentiële vetzuren zijn cruciaal voor een goede membraanfunctie, vooral in belangrijke zenuwcelmembranen en bloedcelmembranen. . Daar dragen ze bij aan de vloeibaarheid van het membraan, wat cruciaal is voor het handhaven van de concentratiegradiënten die levensonderhoudende processen zoals diffusie en osmose mogelijk maken.

    Wetenschappers geloven dat essentiële vetzuren een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van de ziekte en de algehele gezondheid. Aandoeningen die worden beïnvloed door tekorten aan vetzuren kunnen zijn:

  • Hart- en vaatziekten, waaronder hart- en vaatziekten.
  • Diabetes.
  • Ontstekingsziekten, zoals astma, inflammatoire darmaandoeningen en reumatoïde artritis.
  • Neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en dementie.

  • Neuropsychiatrische aandoeningen, waaronder bipolaire stoornis, depressie en schizofrenie.

    Sommige vetzuren zijn alleen essentieel onder specifieke omstandigheden, zoals ziekte of ontwikkelingsstoornissen. Bijvoorbeeld, lange-keten meervoudig onverzadigde vetzuren genaamd docosahexaeenzuur (DHA)
    zijn cruciaal voor de hersenstructuur en cognitieve functie evenals een goed zicht. Pasgeboren mensen, vooral degenen die te vroeg geboren zijn, hebben zorgvuldige voeding nodig van moedermelk die rijk is aan DHA en AA of zuigelingenvoeding verrijkt met deze essentiële vetzuren.
    Hoe metaboliseren vetzuren?

    U bent al bekend met de term lipolyse
    , de manier waarop vetzuren metaboliseren om opgeslagen energie vrij te maken. Wanneer de cellen in vetweefsels het signaal ontvangen dat het lichaam toegang tot opgeslagen energie nodig heeft, beginnen lipase-enzymen een meerstappenproces genaamd hydrolyse
    , dat de triglyceriden in hun samenstellende delen, vetzuren en glycerol, breekt.

    Elke hydrolysestap splitst één vetzuur uit het triglyceridemolecuul.

    Vanaf dat moment wordt de citroenzuurcyclus
    , ook wel de Krebs-cyclus genoemd
    , neemt het over. Deze reeks chemische reacties splitst verder de vetzuurketens om alle opgeslagen energie in de ketens vrij te geven. Alle aerobe organismen, inclusief mensen, gebruiken deze cyclus om energie op te wekken.

    Het tegenovergestelde proces van lipolyse stelt het menselijk lichaam in staat om deze energie in de eerste plaats op te slaan. Lipogenese
    , of verestering
    , zet eenvoudige suikers om in vetzuren. Vervolgens worden deze vetzuurketens gesynthetiseerd in triglyceriden om energie als vet in het lichaam op te slaan, vooral in de vetweefsels.
    Andere lipiden die u moet weten

    U hebt misschien gehoord van een andere belangrijke lipide genaamd cholesterol
    . Deze steroïde molecule komt in twee vormen: hoge dichtheid (HDL) cholesterol en lage dichtheid (LDL) cholesterol. Aangezien cholesterol door de bloedbaan reist, kunnen zorgverleners uw cholesterolspiegels controleren met een eenvoudige bloedtest.

    Hoewel HDL-cholesterol gunstig is voor het menselijk lichaam, kunnen hoge niveaus van LDL-cholesterol het cardiovasculaire systeem beschadigen. >

    Hoewel de meeste mensen de term cholesterol vergelijken met LDL-cholesterol en zich zorgen maken over het hebben van teveel cholesterol in hun bloed, speelt het cholesterolmolecuul zeer belangrijke rollen in het menselijk lichaam. Naast de beschermende effecten van HDL-cholesterol, fungeert het steroïde molecuul ook als de voorloper van veel belangrijke hormonen.

    Deze omvatten geslachtshormonen die belangrijk zijn voor uw voortplantingssysteem, zoals oestrogeen
    , < em> progesteron
    en testosteron
    .

    Cholesterol is ook verantwoordelijk voor de productie van stresshormonen, waaronder cortisol
    . Deze hormonen helpen het lichaam om belangrijke stressreacties op te bouwen in het aangezicht van gevaar, zoals de vlucht- of vechtreactie.
    Een onbegrepen molecule

    Door de jaren heen hebben lipiden een slecht publiek imago gekregen vanwege vetarme dieettrends. Zoals u kunt zien, is deze slechte reputatie onverdiend omdat de rollen die lipiden in het menselijk lichaam spelen - van energieopslag tot membraanvorming tot eenvoudige demping en isolatie - niet alleen belangrijk zijn; ze zijn cruciaal voor het leven.