กรดไขมัน: นิยามการเผาผลาญและการทำงาน

เนื้อหา

• ข้อมูลไขมันทั่วไป
• กรดไขมันคืออะไร
• จุดหลอมเหลวของกรดไขมัน
• Fatty Acids Store พลังงาน
• กรดไขมันแบบเมมเบรน
• เบาะกรดไขมันและฉนวน
• กรดไขมันจำเป็นคืออะไร
• เหตุใดกรดไขมันจำเป็นจึงมีความสำคัญ
• กรดไขมันเผาผลาญได้อย่างไร
• ไขมันอื่น ๆ ที่คุณต้องรู้
• โมเลกุลที่เข้าใจผิด

หากคุณเรียนหลักสูตรโภชนาการหรือแม้แต่ใส่ใจกับฉลากเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์อาหารคุณอาจคุ้นเคยกับสามในสี่หลัก สารชีวโมเลกุล ของร่างกายมนุษย์ โมเลกุลชีวโมเลกุลเหล่านี้คือ คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, กรดนิวคลีอิก และ โปรตีน. ไขมันรวมถึงโมเลกุลที่หลากหลายรวมถึงไตรกลีเซอไรด์ซึ่งบางครั้งเรียกว่าไขมัน

ไขมันทำหน้าที่สำคัญมากมายในร่างกายมนุษย์ สิ่งที่สำคัญที่สุดบางอย่างคือเก็บพลังงานและประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ไขมันยังช่วยลดแรงกระแทกและเป็นฉนวนสำหรับอวัยวะสำคัญ

ข้อมูลไขมันทั่วไป

ไขมันเป็นพลังงานที่หนาแน่นที่สุดของชีวโมเลกุลพื้นฐานทั้งสี่เมื่อมาถึงการจัดเก็บพลังงานและการเข้าถึง ไขมันสามารถจัดหา พลังงาน 9 แคลอรี่ ต่อกรัม นี่เป็นมากกว่าทั้งคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนซึ่งแต่ละแหล่งจัดหาเท่านั้น พลังงาน 4 แคลอรี ต่อกรัม

ไขมันยังก่อตัวเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยคุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของโมเลกุลของไขมันที่เรียกว่า ไฮโดร. คำนี้มาจากคำภาษากรีก HYDOR - หมายถึงน้ำ - และ โฟบอส - หมายถึงความกลัว โมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำเช่นไขมันไม่เข้ากันได้ดีกับน้ำเพราะมันขับไล่โมเลกุลของน้ำ

อย่างที่คุณจะเห็นว่าไขมันที่ไม่เข้ากับน้ำสามารถยึดติดกับโมเลกุลที่ชอบน้ำซึ่งหมายถึงโมเลกุลที่ดึงดูดโมเลกุลน้ำเพื่อการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

กรดไขมันคืออะไร

โมเลกุลของไขมันหรือ ไตรกลีเซอไรด์มีกระดูกสันหลังของกลีเซอรีนและกรดไขมันสามหาง กรดไขมันเหล่านี้เป็นโซ่ยาวที่มีโครงกระดูกของอะตอมคาร์บอนที่มีโมเลกุลไฮโดรเจนติดอยู่กับโครงกระดูกคาร์บอนและกรดคาร์บอกซิลิกติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง

นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกสิ่งเหล่านี้ว่าเนื่องจากมันประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนจำนวนมาก โซ่ไฮโดรคาร์บอน.

กรดไขมันมีสองประเภทหลักคืออิ่มตัวและไม่อิ่มตัว กรดไขมันได้รับการจำแนกตามโครงสร้างทางเคมี กรดไขมันอิ่มตัว มีพันธะเดี่ยวระหว่างโมเลกุลคาร์บอนของโซ่ไฮโดรคาร์บอน

พวกมันอิ่มตัวด้วยไฮโดรเจนซึ่งหมายความว่าพวกมันมีโมเลกุลไฮโดรเจนมากที่สุดเท่าที่จะทำได้

กรดไขมันไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่หรือพันธะสามเท่าระหว่างโมเลกุลคาร์บอนของโซ่ไฮโดรคาร์บอน พวกมันไม่ได้อิ่มตัวด้วยไฮโดรเจนซึ่งหมายความว่าพวกมันมีแหล่งเปิดสำหรับโมเลกุลอื่น ๆ

จุดหลอมเหลวของกรดไขมัน

เนื่องจากความแตกต่างในวิธีที่พันธะเดี่ยวและพันธะคู่ (หรือสาม) ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างโมเลกุลกรดไขมันอิ่มตัวที่มีพันธะเดี่ยวจะมีโซ่ตรงเชิงเส้นที่สามารถบรรจุเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา ในทางกลับกันกรดไขมันที่ไม่อิ่มตัวก็มีจุดเปลี่ยนเป็นผลมาจากพันธะคู่ดังนั้นจึงไม่สามารถรวมเข้าด้วยกันได้เช่นกัน

โครงสร้างนี้มีผลต่อการทำงานของไขมันในโลกแห่งความเป็นจริง

หนึ่งในนั้นคืออุณหภูมิที่กรดไขมันละลาย จุดหลอมเหลวของกรดไขมันไม่อิ่มตัวต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของกรดไขมันอิ่มตัวที่มีความยาวเท่ากัน ตัวอย่างเช่นกรดสเตียริกละลายที่ประมาณ 157 องศาฟาเรนไฮต์ในขณะที่กรดโอเลอิกละลายที่ประมาณ 56 องศาฟาเรนไฮต์

นี่คือเหตุผลที่ไขมันอิ่มตัวเช่นไขมันบนสเต็กมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวที่อุณหภูมิห้องในขณะที่ไขมันไม่อิ่มตัวเช่นน้ำมันมะกอกเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง

Fatty Acids Store พลังงาน

บทบาทสำคัญอย่างหนึ่งของไขมันและกรดไขมันที่เป็นส่วนประกอบคือการเก็บพลังงาน มักจะเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อเฉพาะที่เรียกว่า เนื้อเยื่อไขมัน. เซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นเนื้อเยื่อเหล่านี้ - เรียกว่า adipocytes - สามารถบรรจุหยดไขมันของไตรกลีเซอไรด์ที่ใช้ปริมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของปริมาณเซลล์!

ไขมันทั้งหมดนั้นมีจุดประสงค์สำคัญอย่างยิ่งยวด: ในการเก็บพลังงานที่จำเป็นต่อพลังงานร่างกาย นี่เป็นวิธีสำคัญที่วิวัฒนาการช่วยให้สิ่งมีชีวิตสามารถอยู่รอดได้ในช่วงเวลาที่มีอาหารไม่เพียงพอโดยการสร้างร้านค้าพลังงานเมื่อแหล่งอาหารพร้อมใช้งานเพื่อให้พวกเขาสามารถเข้าไปในร้านค้าเหล่านี้ในช่วงเวลาที่น้อยลง

ตัวอย่างเช่นสัตว์ที่จำศีลหรือย้ายถิ่นอาศัยร้านไขมันเพื่อรักษาการทำงานของร่างกายที่จำเป็นและมีชีวิตอยู่ในช่วงเวลาที่ไม่ได้กิน

นักวิทยาศาสตร์บางคนขับรถกลับบ้านด้วยความคิดที่ว่าไขมันในอุดมคติเหมาะสำหรับการเก็บพลังงานโดยใช้ตัวอย่างของมนุษย์ชายทั่วไปที่มีน้ำหนัก 154 ปอนด์ ถ้าตัวอย่างแบบนี้หยุดกินอาหารที่เก็บคาร์โบไฮเดรตของเขา (กลูโคสอิสระและร้านไกลโคเจนในตับและกล้ามเนื้อ) จะทำให้เขามีชีวิตอยู่ประมาณหนึ่งวัน

ร้านค้าโปรตีนของเขา (ส่วนใหญ่เป็นกล้ามเนื้อ) จะอยู่ได้ประมาณหนึ่งสัปดาห์แม้ว่ากล้ามเนื้อบางส่วนที่เขาต้องการในที่สุดเพื่อเผาผลาญพลังงานก็มีความสำคัญต่อสุขภาพของเขาเช่นกล้ามเนื้อหัวใจของหัวใจ

อย่างไรก็ตามร้านค้าไขมันของเขาซึ่งประกอบด้วยน้ำหนักตัวทั้งหมดประมาณ 24 ปอนด์สามารถรักษาเขาไว้ได้เป็นเวลา 30 หรือ 40 วัน ประเภทของการเผาผลาญของร่างกายจะใช้ในการแปลงพลังงานที่เก็บไว้ในเนื้อเยื่อไขมันของเขาเป็นพลังงานที่ใช้งานได้ lipolysis.

กรดไขมันแบบเมมเบรน

กรดไขมันยังทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เป็นไปได้ เยื่อหุ้มชีวภาพเช่นเยื่อหุ้มพลาสมาเป็นอุปสรรคในการเลือกระหว่างด้านในของเซลล์ (หรือ organelle) และด้านนอกของเซลล์ ในฟังก์ชั่นนี้พวกมันยอมให้โมเลกุลบางตัวผ่านไปและกันไม่ให้โมเลกุลอื่นออก

ส่วนประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเหล่านี้คือไขมันเฉพาะที่เรียกว่า phospholipids. ฟอสโฟไลปิดมีสองส่วนพื้นฐานคือส่วนหัวและส่วนหาง บริเวณหัวเป็นกลีเซอรีนที่มีกลุ่มฟอสเฟตติดอยู่ บริเวณหางทำจากโซ่กรดไขมัน โมเลกุลฟอสโฟไลปิดเหล่านี้คือ amphipathic; ปลายหางของกรดไขมันจะผลักน้ำออกมา (ไม่ชอบน้ำ) และปลายหัวจะดูดน้ำ (ชอบน้ำ)

เยื่อชีวภาพมักเกิดจากการใช้ไขมัน bilayers. ซึ่งหมายความว่าฟอสโฟไลปิดสองแถวเรียงกันเป็นหางต่อท้ายกับหัวที่ชอบน้ำในการสัมผัสกับการตกแต่งภายในและภายนอกของเซลล์ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำ

สิ่งนี้ทำให้น้ำในเยื่อแผ่นฟอสโฟไลปิดในขณะที่ยังปล่อยให้โมเลกุลขนาดเล็กสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งสังเคราะห์ได้โดยไม่จำเป็นต้องมีผู้ขนส่งพิเศษเช่นปั๊มโปรตีน

เบาะกรดไขมันและฉนวน

ไขมันทั้งหมดนั้นห้อยอยู่ในเนื้อเยื่อไขมันเพื่อเก็บพลังงานเมื่อต้องการใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่เป็นประโยชน์อื่น ๆ เช่นกัน เนื้อเยื่อไขมันมีความอ่อนนุ่มดังนั้นจึงเป็นเบาะสำหรับอวัยวะที่อ่อนแอในร่างกายเช่นหัวใจไตและตับ

นี่คือเหตุผลที่คุณสามารถล้มลงอย่างหนักหรือทนต่ออุบัติเหตุทางรถยนต์โดยไม่ทำลายอวัยวะสำคัญของคุณ

เนื้อเยื่อไขมันยังทำหน้าที่เป็น ฉนวนกันความร้อน เพื่อช่วยให้ร่างกายควบคุมอุณหภูมิแกนกลาง นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่รวมถึงสภาพอากาศที่รุนแรงหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัดอย่างเช่นปลาวาฬบางตัวที่เดินทางผ่านน่านน้ำเย็นเยือก

ไขมันที่อยู่ใต้ผิวหนังสามารถเผาผลาญเพื่อสร้างความร้อนเมื่ออุณหภูมิของผิวหนังต่ำเกินไป

กรดไขมันจำเป็นคืออะไร

มนุษย์สามารถสังเคราะห์กรดไขมันจำนวนมากได้โดยใช้อะตอมคาร์บอนที่พบในสารชีวโมเลกุลเช่นคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน อย่างไรก็ตาม กรดไขมันจำเป็น เป็นกรดไขมันชนิดหนึ่งที่ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถทำเองได้

บางครั้งเรียกว่ากรดไขมันในอาหารเนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้ต้องมาจากอาหารในอาหารของคุณแทน

กรดไขมันจำเป็นที่รู้จักกันดีสองชนิดคือกรดไขมันโอเมก้า -3 หรือที่เรียกว่ากรดอัลฟ่า - ไลโนเลนิกและกรดไขมันโอเมก้า 6 ซึ่งเรียกว่ากรดไลโนเลอิค กรดไขมันโอเมก้า 3 และโอเมก้า 6 เป็นกรดไขมันที่จำเป็นอื่น ๆ เช่นกรดอาราชิโดนิก (AA) ภายในร่างกาย

อาหารที่มีกรดไขมันตามธรรมชาติประกอบด้วย:

เหตุใดกรดไขมันจำเป็นจึงมีความสำคัญ

กรดไขมันที่จำเป็นเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำงานของพังผืดที่เหมาะสมโดยเฉพาะในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทและเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือด ที่นั่นมีส่วนทำให้เกิดการไหลของเยื่อพังผืดซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความเข้มข้นของการไล่ระดับสีที่ทำให้กระบวนการค้ำจุนชีวิตเช่นการแพร่กระจายและการดูดซึมน้ำเป็นไปได้

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากรดไขมันจำเป็นมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโรคและสุขภาพโดยรวม เงื่อนไขที่ได้รับผลกระทบจากการขาดกรดไขมันอาจรวมถึง:

กรดไขมันบางชนิดมีความจำเป็นเฉพาะภายใต้เงื่อนไขเฉพาะเช่นโรคหรือสภาวะการพัฒนา ตัวอย่างเช่นกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนสายยาว กรด docosahexaenoic (DHA) มีความสำคัญต่อโครงสร้างสมองและการทำงานของสมองรวมถึงการมองเห็นที่เหมาะสม มนุษย์ทารกแรกเกิดโดยเฉพาะผู้ที่เกิดก่อนกำหนดต้องได้รับการให้นมอย่างระมัดระวังจากมนุษย์ที่อุดมไปด้วย DHA และ AA หรือสูตรทารกเสริมด้วยกรดไขมันที่จำเป็นเหล่านี้

กรดไขมันเผาผลาญได้อย่างไร

คุณคุ้นเคยกับคำศัพท์นี้แล้ว lipolysisซึ่งเป็นวิธีที่กรดไขมันเผาผลาญเพื่อปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ เมื่อเซลล์ในเนื้อเยื่อไขมันได้รับสัญญาณว่าร่างกายต้องการการเข้าถึงพลังงานที่เก็บไว้เอนไซม์ไลเปสจะเริ่มกระบวนการหลายขั้นตอนที่เรียกว่า การย่อยสลายซึ่งแบ่งไตรกลีเซอไรด์ออกเป็นส่วนต่าง ๆ กรดไขมันและกลีเซอรอล

การย่อยสลายในแต่ละขั้นตอนจะแยกกรดไขมันหนึ่งตัวออกจากโมเลกุลไตรกลีเซอไรด์

จากจุดนั้น วงจรกรดซิตริกเรียกอีกอย่างว่า รอบ Krebs, จะใช้เวลามากกว่า. ปฏิกิริยาเคมีชุดนี้จะทำการตัดโซ่ของกรดไขมันออกไปเพื่อปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ทั้งหมดในโซ่ สิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิคทั้งหมดรวมถึงมนุษย์ใช้วงจรนี้เพื่อสร้างพลังงาน

กระบวนการตรงข้ามจากการสลายไขมันช่วยให้ร่างกายมนุษย์สามารถเก็บพลังงานนี้ได้ตั้งแต่แรก lipogenesis, หรือ esterificationแปลงน้ำตาลอย่างง่ายให้เป็นกรดไขมัน จากนั้นโซ่กรดไขมันเหล่านี้จะถูกสังเคราะห์เป็นไตรกลีเซอไรด์เพื่อเก็บพลังงานเป็นไขมันในร่างกายโดยเฉพาะในเนื้อเยื่อไขมัน

ไขมันอื่น ๆ ที่คุณต้องรู้

คุณอาจเคยได้ยินไขมันสำคัญตัวอื่นที่เรียกว่า คอเลสเตอรอล. โมเลกุลสเตียรอยด์นี้มีสองรูปแบบ: คอเลสเตอรอลความหนาแน่นสูง (HDL) และคอเลสเตอรอลความหนาแน่นต่ำ (LDL) เนื่องจากคอเลสเตอรอลเดินทางผ่านกระแสเลือดผู้ให้บริการดูแลสุขภาพสามารถตรวจสอบระดับคอเลสเตอรอลของคุณด้วยการตรวจเลือดอย่างง่าย

ในขณะที่ HDL คอเลสเตอรมีประโยชน์ต่อร่างกายมนุษย์ระดับคอเลสเตอรอลในเลือดสูงอาจเป็นอันตรายต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด

แม้ว่าคนส่วนใหญ่จะเทียบเคียงคำว่าคอเลสเตอรอลกับ LDL และกังวลเกี่ยวกับการมีคอเลสเตอรอลมากเกินไปในเลือดของพวกเขาโมเลกุลคอเลสเตอรอลมีบทบาทสำคัญมากในร่างกายมนุษย์ นอกเหนือจากการป้องกันผลกระทบของ HDL คอเลสเตอรอยด์ยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับฮอร์โมนสำคัญหลายชนิด

เหล่านี้รวมถึงฮอร์โมนเพศที่มีความสำคัญต่อระบบสืบพันธุ์ของคุณเช่น ฮอร์โมนหญิง, กระเทือน และ ฮอร์โมนเพศชาย.

โคเลสเตอรอลยังมีส่วนช่วยในการผลิตฮอร์โมนความเครียด ได้แก่ คอร์ติซอ. ฮอร์โมนเหล่านี้ช่วยให้ร่างกายตอบสนองต่อความเครียดที่สำคัญเมื่อเผชิญกับอันตรายเช่นการตอบโต้การบินหรือการต่อสู้

โมเลกุลที่เข้าใจผิด

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาไขมันได้รับภาพลักษณ์ที่ไม่ดีเนื่องจากแนวโน้มการอดอาหารไขมันต่ำ อย่างที่คุณเห็นชื่อเสียงที่ไม่ดีนี้เป็นสิ่งที่ไม่สมควรเพราะบทบาทของไขมันในร่างกายมนุษย์ - ตั้งแต่การเก็บพลังงานไปจนถึงการสร้างเมมเบรนไปจนถึงการลดแรงกระแทกและฉนวนที่เรียบง่าย พวกเขามีความสำคัญต่อชีวิต