Lipids: Structure, lipid biosynthesis, α and β oxidations
Lipids (लिपिड्स):- These are esters made from the reaction of fatty acids and glycerol.
(ये वसीय अम्लों और ग्लिसरॉल की अभिक्रिया से बने एस्टर होते हैं।)
वसीय अम्लों की संरचना (Structure of Fatty Acids):-
• ये लंबी HC श्रंखला युक्त मोनो कार्बोक्सिलिक अम्ल होते हैं।
(These are mono carboxylic acids with long HC chain.)
• ये प्रकृति में स्वतंत्र अवस्था में नहीं पाये जाते हैं। बल्कि ये वसा या तेल में एस्टर के रूप में पाये जाते हैं।
(They are not found in free state in nature. Rather, they are found as esters in fats or oils.)
• एसाइल समूह (Acyl group):- जब वसीय अम्ल एस्टर का भाग होता है तो इसे एसाइल समूह कहा जाता है।
(When fatty acid is part of ester, it is called acyl group.)
• कार्बन परमाणुओं की संख्या (Number of Carbon atoms):- जैविक तंत्रों में उपस्थित वसीय अम्लों में सम संख्या में कार्बन परमाणु पाये जाते हैं। परास = 14 - 24 कार्बन परमाणु।
(Even number of carbon atoms are found in fatty acids present in biological systems. Range = 14 - 24 carbon atoms.)
• अधिक सामान्य वसीय अम्लों में 16 - 18 कार्बन परमाणु पाये जाते हैं। द्विबन्धों की संख्या 0 - 3 तक होती है।
(The more common fatty acids contain 16 - 18 carbon atoms. The number of binomials is from 0 - 3.)
उदाहरण (Examples):-
पामिटिक अम्ल (16 कार्बन)
[Palmitic acid (16 Carbons)]
स्टियरिक अम्ल (18 कार्बन)
[Stearic acid (18 Carbons)]
ओलेइक अम्ल (18 कार्बन)
[Oleic acid (18 Carbons)]
लिनोलेइक अम्ल (18 कार्बन)
[Linoleic acid (18 Carbons)]
• सामान्य संरचना (Common Structure):-
• वसीय अम्ल 2 प्रकार के होते हैं:-
(Fatty acids are of 2 types:-)
a. संतृप्त वसीय अम्ल (Saturated Fatty Acids):- सभी एकल बंध होते हैं। गलनांक उच्च होता है। कमरे के ताप पर ठोस होते हैं।
(All are single bonds. Melting point is high. Solid at room temperature.)
उदाहरण (Examples):-
पामिटिक अम्ल (Palmitic acid)
[CH3-(CH2)14COOH]
स्टीयरिक अम्ल (Stearic acid)
[CH3-(CH2)16COOH]
अरैचिडिक अम्ल (Arachidic acid)
[CH3-(CH2)18COOH]
b. असंतृप्त वसीय अम्ल (Unsaturated Fatty Acids):- एकल बन्धों के साथ साथ एक या अधिक द्विबन्ध भी होते हैं। गलनांक निम्न होता है। कमरे के ताप पर द्रव होते हैं।
(There are also one or more double bonds along with single bonds. Melting point is low. They are liquid at room temperature.)
उदाहरण (Examples):-
ओलेइक अम्ल (1 द्विबंध)
[Oleic acid (1 double bond)]
लिनोलेइक अम्ल (2 द्विबन्ध)
[Linoleic acid (2 double bonds)]
लिनोलेनिक अम्ल (3 द्विबन्ध)
[Linolenic acid (3 double bonds)]
अरैचिडोनिक अम्ल (4 द्विबंध)
[Arachidonic acid (4 double bonds)]
असंतृप्त वसीय अम्ल की संरचना
(Double bonds represent 2 types of configuration: - sis and trans.)
• अधिकांश असंतृप्त वसीय अम्लों में सिस विन्यास पाया जाता है जो HC श्रंखला में मोड़ बना देता है।
(Sis configuration is found in most of the unsaturated fatty acids that make a bent in the HC chain.)
i. ओलेइक अम्ल:- (1 द्विबन्ध)
[Oleic acid:- (1 double bond)]
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
ii. लिनोलेइक अम्ल:- (2 द्विबन्ध)
[Linoleic acid:- (2 double bonds)]
CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
iii. लिनोलेनिक अम्ल:- (3 द्विबन्ध)
[Linolenic acid:- (3 double bonds)]
CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH (CH2)7-COOH
iv. अरैचिडोनिक अम्ल:- (4 द्विबन्ध)
[Arachidonic acid:- (4 double bonds)]
CH3-(CH2)4-[CH=CH-CH2]4- (CH2)2-COOH
वसीय अम्लों का संश्लेषण (Synthesis of Fatty Acids):-
• वसीय अम्लों के निर्माण के लिए Acetyl CoA की आवश्यकता होती है।
(Acetyl CoA is required for the formation of fatty acids.)
• Acetyl CoA के स्त्रोत (Sources of Acetyl CoA):-
• Acetyl CoA का भविष्य (Fate of Acetyl CoA):-
• वसीय अम्लों का निर्माण कोशिकाद्रव्य में होता है।
(Fatty acids are formed in cytoplasm.)
• हमारे शरीर की 84% ऊर्जा वसा के रूप में, 15% ऊर्जा प्रोटीन के रूप में तथा 1% से भी कम ऊर्जा कार्बोहाइड्रेट के रूप में संग्रहित होती है।
(84% energy of our body is stored as fat, 15% as protein and less than 1% is stored as carbohydrates.)
• वसीय अम्लों का निर्माण अनेक ऊतकों की कोशिकाओं में होता है जैसे -
(Fatty acids are formed in cells of many tissues such as -)
i. यकृत (Liver)
ii. वृक्क (Kidney)
iii. मस्तिष्क (Brain)
iv. फेफड़े (Lungs)
v. स्तन ग्रंथियां (Mammary Glands)
vi. एडिपोज उतक (Adipose Tissue)
• आवश्यक सहकारक (Required Co-factors):-
i. NADPH2
ii. HCO3- (CO2 का स्त्रोत)
(Source of CO2)
iii. बायोटिन (Biotin)
iv. ATP
v. Mn2+
vi. Mg2+
• इसके 2 मुख्य चरण हैं:-
(It has 2 main steps:-)
a. Acetyl CoA का परिवहन (Transport of Acetyl CoA)
b. वसीय अम्ल का संश्लेषण (Synthesis of Fatty Acids)
a. Acetyl CoA का परिवहन (Transport of Acetyl CoA):-
• Acetyl CoA माइटोकोंड्रिया की मैट्रिक्स में बनता है। जबकि वसीय अम्ल का निर्माण कोशिकाद्रव्य में होता है।
(Acetyl CoA is formed in the matrix of mitochondria. While fatty acids are formed in cytoplasm.)
• माइटोकोंड्रिया की आंतरिक झिल्ली Acetyl CoA के लिए अपारगम्य होती है।
(The inner membrane of mitochondria is impermeable for acetyl CoA.)
• इसलिए Acetyl CoA, Citrate में परिवर्तित होकर मैट्रिक्स से कोशिकाद्रव्य में आता है।
(Therefore, acetyl CoA is converted to citrate and enters the cytoplasm from the matrix.)
b. वसीय अम्ल का संश्लेषण (Synthesis of Fatty Acids):-
• पामिटिक अम्ल के एक अणु के निर्माण के लिए 8 Acetyl CoA अणुओं की आवश्यकता होती है।
(8 Acetyl CoA molecules are required for the formation of one molecule of palmitic acid.)
• पहले 7 Acetyl CoA अणुओं का कार्बोक्सिलीकरण होता है।
(First of all carboxylation of the 7 acetyl CoA molecules occurs.)
• फिर संघनन व अपचयन होता है जिसमें Acetyl CoA का एक और अणु जुड़ता है।
(Then condensation and reduction take place in which one another molecule of Acetyl CoA is added.)
α – oxidation (α – ऑक्सीकरण):- It is a process by which certain branched-chain fatty acids are broken down by removal of a single carbon from the carboxyl end. In humans, α-oxidation is used in peroxisomes to break down dietary phytanic acid, which cannot undergo beta-oxidation into pristanic acid due to its β-methyl branch. Pristanic acid can acquire acetyl-CoA and subsequently become beta oxidized, yielding propionyl-CoA.
(यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा कार्बोक्सिल छोर से एक कार्बन को हटाकर कुछ शाखित श्रंखला वाले वसीय अम्लों को को तोड़ा जाता है। मनुष्यों में, α-ऑक्सीकरण का उपयोग आहारीय फाइटैनिक अम्ल को तोड़ने के लिए परॉक्सिसोम में किया जाता है, जो अपनी β-मिथाइल शाखा के कारण प्रिस्टैनिक अम्ल में β-ऑक्सीकृत नहीं हो सकता है। प्रिस्टैनिक अम्ल एसिटाइल-CoA प्राप्त कर सकता है और बाद में β-ऑक्सीकृत हो जाता है, जिससे प्रोपियोनिल-CoA उत्पन्न होता है।)
Pathway (परिपथ):-
> α-oxidation of phytanic acid is believed to take place entirely within peroxisomes.
(ऐसा माना जाता है कि फाइटैनिक अम्ल का α-ऑक्सीकरण पूरी तरह से परोक्सीसोम के भीतर होता है।)
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> Propionyl-CoA is released as a result of beta oxidation when the beta carbon is substituted.
(जब β कार्बन को प्रतिस्थापित किया जाता है तो β ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप प्रोपियोनिल-CoA उत्पन्न होता है।)
β – ऑक्सीकरण (β – Oxidation):-
• परिभाषा (Definition):- वसीय अम्लों के अपघटन से Acetyl CoA के निर्माण की प्रक्रिया को β – ऑक्सीकरण कहते हैं।
(The process of formation of acetyl CoA by the decomposition of fatty acids is called β-oxidation.)
• यह माइटोकोंड्रिया की मैट्रिक्स में सम्पन्न होता है।
(It occurs in the matrix of mitochondria.)
• यह पूर्णत: वायवीय प्रक्रिया है।
(It is a completely aerobic process.)
• यह अनेक ऊतकों जैसे Liver, Heart, Kidney आदि में होता है। परन्तु यह Brain में नहीं होता है।
(It occurs in many tissues like Liver, Heart, Kidney etc. But it does not occur in the brain.)
• Acetyl CoA क्रेब्स चक्र में प्रवेश कर जाता है और ETS के माध्यम से ATP का निर्माण करता है।
(Acetyl CoA enters the Krebs cycle and produces ATP via ETS.)
• एक Acetyl CoA के अणु से 12 ATP प्राप्त होते हैं।
(One Acetyl CoA molecule produce 12 ATPs.)
• एक NADH2 के अणु से 3 ATP प्राप्त होते हैं।
(One NADH2 molecule produce 3 ATPs.)
• एक FADH2 के अणु से 2 ATP प्राप्त होते हैं।
(One FADH2 molecule produce 2 ATPs.)
• 3 मुख्य चरण हैं:-
(There are 3 main steps:-)
a. कोशिकाद्र्व्यी सक्रियण (Cytoplasmic Activation)
b. कार्निटीन शटल (Carnitine Shuttle)
c. β – ऑक्सीकरण (β – Oxidation)
a. कोशिकाद्र्व्यी सक्रियण (Cytoplasmic Activation):-
• वसीय अम्ल कोशिकाद्रव्य में उपस्थित होते हैं जो निष्क्रिय अवस्था में पाये जाते हैं।
(Fatty acids are present in cytoplasm which are found in the inactive state.)
• सक्रिय करने के लिए वसीय अम्ल को CoA से जोड़ा जाता है।
(CoA is added to fatty acid for its activation.)
• इस प्रक्रिया में एक ATP खर्च होता है।
(One ATP molecule is utilized in this process.)
b. कार्निटीन शटल (Carnitine Shuttle):-
• वसीय अम्ल कोशिकाद्रव्य में होता है जबकि उसका β – ऑक्सीकरण माइटोकोंड्रिया की मैट्रिक्स में होता है।
(Fatty acid is found in cytoplasm while its β-oxidation occurs in the matrix of mitochondria.)
• माइटोकोंड्रिया की आंतरिक झिल्ली वसीय अम्ल के लिए अपारगम्य होती है।
(The inner membrane of mitochondria is impermeable for fatty acids.)
• इसलिए आंतरिक झिल्ली पर उपस्थित कार्निटीन शटल वसीय अम्ल को कोशिकाद्रव्य से माइटोकोंड्रिया की मैट्रिक्स में पहुंचाने का कार्य करता है।
(Therefore the carnitine shuttle on the inner membrane acts to transport fatty acids from the cytoplasm into the matrix of mitochondria.)
c. β – ऑक्सीकरण (β - Oxidation):-
• यह माइटोकोंड्रिया की मैट्रिक्स में होता है।
(It occurs in the matrix of mitochondria.)
• इसमें 4 मुख्य उपचरण होते हैं:-
(It consists of 4 main sub-steps: -)
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