Carbonzuren en vetzuren

 

Carbonzuren:

Carbonzuren zijn organische verbindingen die als kenmerkende groep de carboxylgroep ( - COOH ) bezitten. Deze groep is formeel een combinatie van een carbonylgroep en een hydroxylgroep, maar door de mesomerie tussen de л-binding van de carbonylgroep en de vrije elektronenparen van de hydroxylgroep heeft de combinatie een geheel eigen karakter. De carboxylgroep wordt daarom als een aparte functionele groep beschouwd. Verbindingen die een carboxylgroep bevatten, kunnen gemakkelijk een proton afstaan en dus als zuur reageren.

De algemene formule van deze zuren is R-COOH , waarin R een willekeurige groep voorstelt.
Is de R groep een alkylgroep , dan heeft men te maken met de homologe reeks van de alkaancarbonzuren en waszuren.
Bevat de groep R een of meer NH2 groepen , dan behoort het zuur tot de aminozuren. Bevat R een of meer OH groepen , dan is het zuur een hydroxyzuur.

Dicarbonzuren zijn organische zuren met twee carboxylgroepen : R(COOH)2. De bekendste zijn oxaalzuur, malonzuur, barnsteenzuur en ftaalzuur.

Carbonzuren komen veel in de natuur voor en spelen daarin een belangrijke rol. De citroenzuurcyclus en het vetzuurmetabolisme verlopen via reacties van carbonzuren en van carbonzuurderivaten.
De aminozuren, die als een van de functionele groepen de carboxylgroep bevatten , zijn de bouwstenen voor de eiwitten.

De IUPAC-nomenclatuur voor carbonzuren komt tot stand door achter de naam van het corresponderende alkaan de uitgang -zuur te plaatsen. Omdat veel carbonzuren al in de tijd van de alchemie bekend waren , treft men voor veel van deze zuren triviale namen aan. Deze namen zijn meestal afgeleid van de natuurlijke bron waaruit deze carbonzuren geÔsoleerd werden.

Methaanzuur mierenzuur  formic acid 1 : 0 HCO2H
Ethaanzuur azijnzuur acetic acid 2 :0 CH3CO2H
Propaanzuur propionzuur propionic acid 3 : 0 CH3CH2CO2H
Butaanzuur boterzuur butyric acid 4 : 0 CH3(CH2)2CO2H
Pentaanzuur valeriaanzuur valeric acid 5 : 0 CH3(CH2)3CO2H
Hexaanzuur capronzuur caproic acid 6 : 0 CH3(CH2)4CO2H
Heptaanzuur   enantic acid 7 : 0 CH3(CH2)5CO2H
Octaanzuur caprylzuur caprylic acid 8 : 0 CH3(CH2)6CO2H
Nonaanzuur pelargoonzuur pelargonic acid 9 : 0 CH3(CH2)7CO2H
Decaanzuur caprinezuur capric acid 10 : 0 CH3(CH2)8CO2H
Dodecaanzuur laurinezuur  lauric acid 12 : 0 CH3(CH2)10CO2H
Tetradecaanzuur myristinezuur myristic acid 14 : 0 CH3(CH2)12CO2H
Hexadecaanzuur palmitinezuur palmitic acid 16 : 0 CH3(CH2)14CO2H
Heptadecaanzuur margaric acid 17 : 0
Octadecaanzuur stearinezuur stearic acid 18 : 0 CH3(CH2)16CO2H
Icosaanzuur arachinezuur icosanoic acid 20 : 0 CH3(CH2)18CO2H
Docosaanzuur beheenzuur behenic acid 22 : 0 CH3(CH2)20CO2H
Lignocerinezuur lignoceric acid 24 : 0 CH3(CH2)22CO2H
Hexacosaanzuur cerotic acid 26 : 0 CH3(CH2)24CO2H
Heptacosaanzuur carboceric acid 27 : 0
Octacosaanzuur octacosanoic acid 28 : 0 CH3(CH2)26CO2H
Triacontaanzuur melissic acid 30 : 0
Dotriacontaanzuur lacceroic acid 32 : 0
Tritriacontaanzuur ceromelissic acid 33 : 0
Tetratriacontaanzuur geddic acid 34 : 0
Pentatriacontaanzuur ceroplastic acid 35 : 0


Dicarbonzuren:

Ethaandizuur oxaalzuur oxalic acid C2H2O4 HO2CCO2H
Propaandizuur malonzuur malonic acid C3H4O4 HO2CCH2CO2H
Butaandizuur barnsteenzuur succinic acid C4H6O4 HO2C(CH2)2CO2H
Pentaandizuur glutaarzuur glutaric acid C5H8O4 HO2C(CH2)3CO2H
Hexaandizuur adipinezuur adipic acid C6H10O4 HO2C(CH2)4CO2H
Heptaandizuur pimelinezuur pimelic acid C7H12O4 HO2C(CH2)5CO2H
Octaandizuur kurkzuur suberic acid C8H14O4 HO2C(CH2)6CO2H
Nonaandizuur azelaÔne azelaic acid C9H16O4 HO2C(CH2)7CO2H
Decaandizuur sebacinezuur sebacic acid C10H18O4 HO2C(CH2)8CO2H
1,2-benzeen carbonzuur ftaalzuur phthalic acid C8H6O4  


Vetzuren:

De naam vetzuren is een algemene naam voor een verbinding uit een niet geheel scherp omlijnde groep carbonzuren, waarvan de voornaamste vertegenwoordigers de in natuurlijke oliŽn en vetten voorkomende triglyceriden zijn: esters van glycerol waarvan alle drie de hydroxylgroepen met een vetzuur zijn veresterd.

Naar ketenlengte worden onderscheiden korte keten vetzuren (C2-C6, dus met 2 tot 6 koolstofatomen), middenketen vetzuren (C8-C14, met 8 tot 14 koolstofatomen), langketen vetzuren (C16-C22, met 16 tot 22 koolstofatomen) en zeer langketen vetzuren (C22, dus met meer dan 22 koolstofatomen).

Indeling:

De vetzuren zijn te onderscheiden in o.a. verzadigde vetzuren (de alkaancarbonzuren), enkelvoudig onverzadigde vetzuren (alkeencarbonzuren), meervoudig onverzadigde vetzuren en alkynzuren (met drievoudige koolstof-koolstofbinding).

In natuurlijke oliŽn en vetten komen van de verzadigde vetzuren vnl. voor die met een onvertakte (lineaire) keten, bestaande uit een even aantal koolstofatomen tussen 4 en 26. Dit vindt zijn oorzaak in de biochemische synthese en afbraak volgens de vetzuurspiraal. Vertakte vetzuren en vetzuren met een oneven aantal C-atomen komen in natuurlijke vetten zelden voor, het meest nog isovaleriaanzuur. Mierenzuur of azijnzuur worden meestal niet tot de vetzuren gerekend; cerotinezuur (met 26 C-atomen) en hogere homologen worden (ook) waszuren genoemd.

EssentiŽle vetzuren:

Een essentieel vetzuur, vaak afgekort tot EFA (v. Eng. essential fatty acid), is een vetzuur dat in het menselijk of dierlijk organisme niet uit andere stoffen kan worden gevormd en dat nodig is voor het normaal functioneren van het organisme.

Bij de mens kunnen meervoudig onverzadigde vetzuren niet worden gevormd, tenzij linolzuur in de voeding aanwezig is. Linolzuur, aanwezig in plantaardige oliŽn, is daarom het essentiŽle vetzuur. Hieruit worden in het lichaam linoleenzuur en arachidonzuur gevormd. Linolzuur en linoleenzuur zijn nodig voor vorming van mitochondriŽn. Bovendien verlagen zij het cholesterolgehalte in het bloed (zie ook atherosclerose).

Arachidonzuur is het uitgangspunt voor de synthese van prostaglandines. Vele deficiŽntieverschijnselen kunnen worden teruggevoerd op het onvermogen van het lichaam om prostaglandines te vormen bij onvoldoende aanbod van linolzuur. Andere deficiŽntieverschijnselen (bijv. haaruitval, storingen in de bloedstolling) worden veroorzaakt door gebrek aan vetoplosbare vitaminen (vit. A, D, E, K) bij vetloze of vetarme voeding; hierbij gaat het om de afwezigheid van vet in de voeding en niet om de afwezigheid van een bepaald vet of vetzuur.

Nomenclatuur:

De nomenclatuur van vetzuren volgt die van de carbonzuren. Een carbonzuur met 16 koolstofatomen wordt hexadecaanzuur genoemd. Als in deze koolstofketen een, twee of drie dubbele bindingen voorkomen, dan spreekt men respectievelijk van hexadeceenzuur, een hexadecadieenzuur en een hexadecatrieenzuur.

Enkele in de natuur voorkomende vetzuren zijn:

aantal
koolstofatomen
aantal
dubbele bindingen
systematische
naam
triviale
naam
structuur formule
4 0 butaanzuur boterzuur CH3(CH2)2CO2H
6 0 hexaanzuur capronzuur CH3(CH2)4CO2H
8 0 octaanzuur caprylzuur CH3(CH2)6CO2H
10 0 decaanzuur caprinezuur CH3(CH2)8CO2H
12 0 dodecaanzuur laurinezuur CH3(CH2)10CO2H
14 0 tetradecaanzuur myristinezuur CH3(CH2)12CO2H
16 0 hexadecaanzuur palmitinezuur CH3(CH2)14CO2H
18 0 octadecaanzuur stearinezuur CH3(CH2)16CO2H
20 0 icosaanzuur arachinezuur CH3(CH2)18CO2H
16 1 cis-Δ9-hexadeceenzuur palmiteenzuur  
    3, 7, 11, 15
tetrametylhexadecaanzuur

3,7,11,15-tetramethylhexadecanoic acid

phytaanzuur C20H40O2
    2, 6, 10, 14
tetramethylpentadecaanzuur

2,6,10,14-tetramethylpentadecanoic acid

pristaanzuur  
      pipecolinezuur C6H11NO2
18 1 cis-Δ9-
octadeceenzuur
oliezuur  
18 1 12-hydroxy-cis-Δ9-
octadeceenzuur
ricinolzuur  
18 2 cis,cis,Δ912,
octadecadieenzuur
linolzuur  
18 3 all cis-Δ91215,-
octadecatrieenzuur

 

linoleenzuur  
20 1 CetoleÔnezuur     
20 4 arachidonzuur    
20 5 eicosapentaeenzuur    
22 1 nervonzuur    
22 6 docosahexaeenzuur    

 


 

Biosynthese van vetzuren:

De biosynthese van vetzuren vindt plaats op de cytoplasmamembranen in het endoplasmatisch reticulum. Vetzuren worden opgebouwd uit acetyl-eenheden die tijdens de biosynthese als thioŽster overgedragen worden op een synthese eiwit ( ACP : Acyl Carrier Protein ). Tijdens elke cyclus van de biosynthese wordt een acetylgroep aan een vetzuurketen gekoppeld door middel van een reactie die sterk verwant is aan de Claisen-condensatie.

Als eerste stap wordt in acetyl coŽnzym A een carboxylgroep aangebracht door een carboxylase enzym dat daarvoor gebruik maakt van het coŽnzym biotine.

In de tweede stap wordt het gevormde malonylcoŽnzym A en een tweede molecuul acetylcoŽnzym A via een omestering overgedragen op twee thiolgroepen van het synthese eiwit ACP.

In de derde stap vindt er een condensatie reactie plaats onder afsplitsing van kooldioxide.

In de vierde stap wordt de beta-ketoacylgroep gereduceerd tot een beta-hydroxyacylgroep, waarbij het gevormde asymmetrische koolstof atoom de R-configuratie krijgt.

Stap vijf : dehydratering geeft vervolgens een transdubbele binding.

Stap 6 : deze transdubbele verbinding wordt door NADPH vervolgens verder gereduceerd tot een verzadigde keten.

Al deze reactiestappen verlopen enzym - gekatalyseerd. Daarna kan in een volgende cyclus een nieuwe acetyleenheid in de keten worden ingebouwd. Hiervoor moet eerst de butyrylgroep die na de stappen 4,5 en 6 is gevormd, omgeŽsterd worden op een andere thiolgroep ( stap 7 ), waarna op de vrijgekomen thiolgroep opnieuw een malonylgroep kan worden overgedragen ( stap 8 ), en een volgende Claisen-type condensatie kan plaatsvinden ( stap 9 ).

Na reductie van de ketogroep en dehydratatie en reductie van de dubbele binding is een carbonzuurrest met zes koolstofatomen gevormd. Deze wordt weer omgeŽsterd op de andere thiolgroep waarna het proces opnieuw kan beginnen.

Bij elke reactiecyclus worden op deze wijze en in deze volgorde steeds twee koolstofatomen aan het vetzuur toegevoegd. Dit kan gemiddeld acht of negen cycli doorgaan waarna resp. het palmitaat of stearaat van het synthese eiwit verwijderd wordt. Na de synthese kan verestering met glycerol plaatsvinden of kan het vetzuur worden omgezet in andere producten.


Afbraak van vetzuren:

De in vetzuren opgeslagen energie kan weer gemobiliseerd worden door afbraak van het vetzuur tot acetyl CoA dat in de citroenzuurcyclus verder verbrand kan worden tot kooldioxide.

De afbraak van vetzuren verloopt in grote lijnen volgens een proces dat omgekeerd is aan de synthese van vetzuren . Er zijn echter een aantal kenmerkende verschillen.

De afbraak vindt plaats in de mitochondriŽn ( de zeer lange keten vetzuren in de peroxisomen ) en de vetzuren die afgebroken worden, zijn veresterd met coŽnzym A en niet met ACP en voor de afbraakreacties worden andere coŽnzymen gebruikt.

 

Hoofdmenu


 


 

Anti-Spam Knop. Schrijf het e-mail adres op, voordat u op de knop drukt