Lipoliza

Lipoliza jest procesem metabolicznym, polegającym na rozpadzie triglicerydów w tkance tłuszczowej na glicerol i wolne kwasy tłuszczowe. Jest to jedna z głównych dróg metabolizmu lipidów w organizmie człowieka. Proces ten odbywa się w adipocytach, czyli komórkach tłuszczowych, które przechowują nadmiar energii w postaci tłuszczu.

• Lipoliza - enzymatyczny rozkład tłuszczów w komórkach katalizowany przez lipazę [R. Łąkowski 2003, s. 675].
• Lipoliza - hydroliza glicerydów pod wpływem enzymów [I. Duda 1994, s 84]
• Lipoliza - hydroliza glicerydów pod wpływem enzymów (lipaza). Lipazy mają działanie wybiórcze na określoną pozycję rozkładanego wiązania estrowego. Np. lipaza trzustkowa atakuje położenie α i α' [Encyklopedia techniki-Przemysł spożywczy, 1978, s. 370].

CH2OCOR lipaza CH2OH R1COOH
│ ───────> │ +
CH·OCOR2 H2O CH·OCOR2 R4COOH
│ │
CH2OCOR4 CH2OH

Lipoliza przebiega stopniowo. Najpierw odłączany jest kwas z pozycji α, a następnie z pozycji α' i jako ostatni z pozycji β. Szybkość lipolizy rośnie wraz z liczbą przyłączonych reszt kwasów tłuszczowych oraz długością ich łańcucha i stopniem nienasycenia [L. Stryer 1999, s. 645].

Pierwszym krokiem w wykorzystywaniu tłuszczowców jako źródła energii jest ich hydroliza katalizowana przez lipazy. Aktywność lipaz znajdujących się w komórkach tłuszczowych jest regulowana hormonalnie. Adrenalina, noradrenalina, glukagon oraz hormon adrenokortykotropowy stymulują cyklazę adenylanową, znajdującą się w komórkach tłuszczowych. Zwiększone dzięki temu stężenie cyklicznego adenozynomonofosforanu (cyklicznego AMP) stymuluje następnie kinazę białek, która z kolei aktywuje lipazę przez jej fosforylację. Tak więc adrenalina, noradrenalina, glukagon i hormon adrenokortykotropowy wywołują lipazę. Cykliczny AMP spełnia w tym przypadku rolę przekaźnika drugiego rzędu w regulacji lipolizy w komórkach tłuszczowych. Rola tu jest więc analogiczna do jego funkcji w regulacji rozkładu glikogenu. Natomiast insulina zmniejsza lipolizę przez inhibicję cyklazy adenylowanej.

Lipaza należy do grupy enzymów lipolitycznych (klasa: hydrolazy, podgrupa: esterazy), hydrolizuje ona wiązanie estrowe występujące pomiędzy glicerolem i kwasami tłuszczowymi w obrębie różnorodnej grupy lipidów. Lipazy są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, występują w nasionach i organach wegetatywnych wielu roślin, w niektórych mikroorganizmach oraz w organizmach ludzi i zwierząt (trzustka, wątroba, ściana żołądka i jelit). Lipazy katalizują hydrolizę nierozpuszczalnych w wodzie triacylogliceroli (TAG). Reakcja ta czyli lipoliza zachodzi na granicy faz a produktami są kwasy tłuszczowe, diacyloglicerole (DAG), monoacyloglicerole (MAG) oraz glicerol. Lipazy katalizują również hydrolizę rozpuszczalnych w wodzie, krótkołańcuchowych estrów kwasów karboksylowych (reakcja zachodzi bardzo powoli).

Hydroliza triacylogliceroli jest reakcją odwracalną, kierunek reakcji jest zależny od środowiska, przy czym nadmiar wody wywołuje hydrolizę, natomiast niska zawartość wody wywołuje estryfikacje glicerolu - reakcja odwrotna. Szybkość hydrolizy triacylogliceroli wzrasta z liczbą reszt kwasów tłuszczowych, długością łańcucha oraz stopniem nienasycenia kwasów tłuszczowych. Reakcje katalizowane przez lipazy można prowadzić w rozpuszczalnikach organicznych oraz roztworach buforowych możliwa jest wtedy kontrola zawartości wody (współczynnik aktywności wodnej).

Utlenianie lipidów zachodzi pod wpływem dwóch enzymów: lipazy i lipooksygenazy. Reakcja zaczyna się od działania lipazy uwalniającej z cząsteczek triacylogliceroli kwasy tłuszczowe, z których następnie powstają produkty utleniania. Rozkład tłuszczów zachodzi szybko, np. podczas przemiału pszenicy wtedy mąka posiada gorzki smak. Wysoką aktywność lipolityczną mają zarodki pszenne a przede wszystkim otręby pszenne. Lipazy wykorzystywane aktualnie w procesach przetwórczych są pochodzenia głównie mikrobiologicznego. Znaczne ich ilości syntezowane są przez różne szczepy drożdży, pleśni czy bakterii (Candida rugosa, Candida cylindracea, Candida antarctica, Aspergillus niger, Bacillus piocyaneum). Wykorzystane są w przemyśle spożywczym do otrzymywania komercyjnie ważnych niskocząsteczkowych estrów o określonych walorach smakowo-zapachowych, stosowane są najczęściej do napojów, soków, nektarów, a także do takich produktów jak budynie, kisiele, dżemy, ciastka i wiele innych [J.Tymoczko 2013].

Znaczenie lipolizy dla organizmu

Lipoliza ma kluczowe znaczenie dla utrzymania homeostazy energetycznej organizmu. Podczas jej przebiegu uwalniane są kwasy tłuszczowe, które stanowią ważne źródło energii dla różnych tkanek i narządów. Zwłaszcza w sytuacji, gdy zapotrzebowanie energetyczne przekracza dostępność glukozy, organizm wykorzystuje tłuszcz zgromadzony w adipocytach do produkcji energii.

Lipoliza odgrywa również istotną rolę w procesie odchudzania. Przy niedoborze kalorycznym, organizm mobilizuje zgromadzone rezerwy tłuszczu, co prowadzi do utraty masy ciała. Właśnie dlatego lipoliza jest często nazywana procesem spalania tłuszczu.

Ponadto, lipoliza jest ważnym elementem regulacji metabolicznej. Jest kontrolowana przez wiele czynników, takich jak hormony, enzymy i czynniki zależne od energii. Przez wpływ na wydzielanie i aktywność tych czynników, organizm jest w stanie dostosować proces lipolizy do bieżących potrzeb energetycznych.

Hormonalna regulacja lipolizy

Jednym z kluczowych czynników regulujących lipolizę są hormony. Głównymi hormonami zaangażowanymi w ten proces są adrenalina, glukagon i kortyzol. Adrenalina, wydzielana w odpowiedzi na stres lub wysiłek fizyczny, aktywuje lipazę hormonozależną (HSL), enzym odpowiedzialny za rozpad triglicerydów w adipocytach. Oznacza to, że adrenalina stymuluje proces lipolizy, co prowadzi do uwalniania kwasów tłuszczowych.

Glukagon, hormon wydzielany przez trzustkę, również pobudza lipazę hormonozależną i tym samym inicjuje lipolizę. Kortyzol, hormon stresu, może również stymulować lipolizę poprzez aktywację HSL.

Enzymatyczny rozpad triglicerydów

Podczas lipolizy dochodzi do enzymatycznego rozpadu trójglicerydów przechowywanych w adipocytach. Kluczowym enzymem odpowiedzialnym za ten proces jest lipaza hormonozależna (HSL), która hydrolizuje trójglicerydów na glicerol i wolne kwasy tłuszczowe. Glicerol może być wykorzystany jako substrat do syntezy glukozy w procesie glukoneogenezy, podczas gdy wolne kwasy tłuszczowe są transportowane do innych tkanek, gdzie mogą być spalane jako źródło energii.

Lipoliza — artykuły polecane

Koagulacja — Biodegradacja — Emulgowanie — Smog — Konserwanty — Metale szlachetne — Dehydratacja — Flotacja — Metale ziem rzadkich

Bibliografia

• Duda I. (red.) (1984), Słownik pojęć towaroznawczych, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków
• Korzemski J. (red.) (1978), Encyklopedia Techniki, Przemysł spożywczy, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Larousse (2006), Encyklopedia Powszechna Larousse, Wydawnictwo Larousse, Wrocław
• Staniewski B. (2000), Lipoliza w procesie produkcji masła, Przemysł Spożywczy, 54
• Stryer L. (1999), Biochemia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• Tymoczko J., Berg J., Stryer L. (2013), Biochemia - krótki kurs, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa

Autor: Karolina Bańka