עיכול וספיגת שומנים
כשאוכלים מזון המכיל שומנים, הוא מגיע למעי הדק. כיס המרה משחרר מלחי מרה שתפקידם לתחלב (emulsify) את השומנים - כלומר, לפרק את טיפות השומן הגדולות לטיפות קטנות יותר בשם מיצלות (micelles).
הלבלב משחרר אנזימים בשם ליפאזות (Lipases) שחותכים את הטריגליצרידים. התוצרים הם:
- מונוגליצרידים
- חומצות שומן חופשיות
- גליצרול
הסבר: שומנים הם מולקולות גדולות ומורכבות. טריגליצרידים לא יכולים לחדור את דופן המעי כפי שהם, ולכן הגוף מפרק אותם לרכיבים קטנים יותר (כמו מונו גליצרידים), ואז מרכיב אותם מחדש בתוך תאי המעי.
לאחר הספיגה וההרכבה מחדש, השומנים נארזים במבנים הנקראים כילומיקרונים (Chylomicrons) - אלו “משאיות” להעברת שומנים בגוף דרך מערכת הלימפה ומשם לזרם הדם.
השומנים מגיעים לאחסון ברקמת השומן או לחמצון בטא (β-oxidation) לייצור אנרגיה.
גיוס טריגליצרידים מאוחסנים (Mobilization of Stored Triglycerides)
על פני טיפות השומן בתאים נמצא חלבון בשם פריליפין (Perilipin) שמגן על השומן מפני פירוק (מסומנות בתמונה בצבע סגול).
מסלול האיתות במצב רעב
- גלוקגון נקשר לרצפטור מסוג GPCR (עם חלבון Gₛ)
- הרצפטור מפעיל את האנזים Adenylyl Cyclase
- נוצר cAMP (שליח שניוני)
- cAMP מפעיל את PKA (Protein Kinase A)
- PKA מזרחן שני מצעים:
- את הפריליפין - מה שמשחרר את ההגנה מטיפת השומן
- את HSL (Hormone-Sensitive Lipase) - ליפאז שנהיה פעיל לאחר הזרחון
תוצאת הפירוק
- HSL מפרק טריגליצרידים ← דיגליצרידים ← מונוגליצרידים ← גליצרול + חומצות שומן
- חומצות השומן החופשיות נקשרות לאלבומין בדם ומועברות לתאי המטרה
- חומצות השומן נכנסות לתאים באמצעות טרנספורטרים ועוברות חמצון בטא במיטוכונדריה
כניסת חומצות שומן למיטוכונדריה (The Acyl-Carnitine/Carnitine Shuttle)
חומצות שומן בציטוזול צריכות להיכנס למיטוכונדריה לצורך חמצון בטא. חומצות שומן ארוכות (מעל 14 פחמנים) דורשות מנגנון מיוחד:
השלבים
-
אקטיבציה בציטוזול: חומצת השומן נקשרת ל-CoA ליצירת Acyl-CoA
-
העברה לקרניטין: האנזים CPT-I (Carnitine Palmitoyltransferase I) בממברנה החיצונית מעביר את קבוצת האציל מ-CoA לקרניטין, תוך שחרור ה-CoA
-
מעבר לממברנה הפנימית: ה-Acyl-Carnitine עובר דרך טרנספורטר (Carnitine-Acylcarnitine Translocase)
-
העברה חזרה ל-CoA: האנזים CPT-II בצד הפנימי עושה את התהליך ההפוך - מעביר את קבוצת האציל חזרה ל-CoA, ומשחרר קרניטין חופשי שחוזר לציטוזול
חמצון בטא (β-Oxidation)
חמצון בטא הוא תהליך פירוק חומצות שומן במטריקס המיטוכונדריה. השם נובע מכך שהחמצון מתרחש על פחמן בטא (הפחמן השלישי בשרשרת, כאשר פחמן אלפא הוא השני).
ארבעת השלבים במחזור אחד
| שלב | תיאור | תוצר | מקביל במעגל קרבס |
|---|---|---|---|
| 1 | חמצון (Oxidation) | FADH₂ | סוקסינאט → פומראט |
| 2 | הידרציה (Hydration) | הוספת H₂O | פומראז |
| 3 | חמצון (Oxidation) | NADH | מאלאט → אוקסלואצטאט |
| 4 | תיאוליזה (Thiolysis) | Acetyl-CoA + Acyl-CoA מקוצר | - |
פירוט השלבים
-
שלב 1 - חמצון ראשון: יצירת קשר כפול בין פחמן α ל-β. הנשא FAD מקבל אלקטרונים ונהפך ל-FADH₂. ה-FADH₂ מעביר את האלקטרונים לחלבון ETF (Electron Transfer Flavoprotein) שמזין את שרשרת הובלת האלקטרונים.
-
שלב 2 - הידרציה: הוספת מולקולת מים על הקשר הכפול (דומה לפומראז במעגל קרבס). נוצרים סטריאואיזומרים.
-
שלב 3 - חמצון שני: חמצון קבוצת ה-OH לקטון. $\ce{NAD+}$ מקבל אלקטרונים ונהפך ל-NADH באמצעות אנזים דהידרוגנאז. ה-NADH מזין את שרשרת הובלת האלקטרונים.
-
שלב 4 - תיאוליזה: האנזים תיאולאז חותך את השרשרת ב”חיתוך בטא”, משחרר Acetyl-CoA (2 פחמנים) ומותיר שרשרת Acyl-CoA מקוצרת.
סיכום מחזור אחד
בכל מחזור של חמצון בטא מתקצרת שרשרת חומצת השומן ב-2 פחמנים, ונוצרים:
- מולקולת Acetyl-CoA אחת (נכנס למעגל קרבס)
- מולקולת $\ce{FADH2}$ אחת
- מולקולת $\ce{NADH}$ אחת
פירוק חומצות שומן אי-זוגיות
חומצות שומן עם מספר אי-זוגי של פחמנים (רלוונטי במיוחד בתינוקות) עוברות חמצון בטא רגיל, אך במחזור האחרון נשארת יחידה של 3 פחמנים במקום 2.
יחידה זו היא Propionyl-CoA שדורשת 3 תגובות נוספות להמרתה ל-Succinyl-CoA שיכול להיכנס למעגל קרבס.
המשך יבוא - בשיעור הבא.
דור פסקל