脂肪は、分子あたりより多くの ATP を提供し、貯蔵するのに必要なスペースが少なく、グルコースよりも重くないため、貯蔵分子として使用されます。
脂肪は非常に誤解されている生体分子です。彼らは不健康であると悪者扱いされており、かつては全員に脂肪を減らすように指示する的を絞った戦略がありました.しかし、脂肪は体に不可欠です。脂肪分子は、体にエネルギーを与えるという点でスーパースターです。特に、体に炭水化物が不足している場合 (食間の時間など) はそうです。しかし、脂肪が体のエネルギー貯蔵庫として蓄えられるのはなぜでしょうか?これが、体の一般的なエネルギー源でもある炭水化物と異なるのはなぜですか?
脂肪は分解されるとより多くのエネルギーを与えます
砂糖と脂肪のエネルギー量を比較すると、間違いなく脂肪が勝ちます.
体内のすべての脂肪の最も基本的な単位は脂肪酸です。これらの脂肪酸は、炭水化物、リン酸塩、タンパク質、グリセロールなどの他の種類の分子に結合しており、これが私たちの体に見られるさまざまな種類の脂質を説明しています.化学的には、脂肪酸は炭素の長い鎖 (炭化水素鎖と呼ばれる) と、一方の端にあるカルボキシル基 (分子にわずかに酸性の性質を与える) で構成されています。次のようになります:
パルミチン酸。これは炭素数16の脂肪酸です。黒い球は炭素、白い球は水素、赤い球は酸素を表しています。左端には -COOH (カルボキシル) 基があり、その後ろに長い炭素の尾があります。 (写真提供:アレハンドロ・ポルト/ウィキメディア・コモンズ)
炭素鎖の長さは可変で、3 炭素から 38 炭素までの長さです。それらは、飽和脂肪酸と呼ばれる単結合のみを持つことも、不飽和脂肪酸と呼ばれる二重結合を持つこともできます.
上の写真の単純な16個の炭素脂肪酸であるパルミチン酸を考えてみましょう.その異化作用は 2 段階で発生します。脂肪酸のβ酸化は、それに作用する最初の代謝経路です。パルミチン酸が b-酸化経路に入ると、合計 28 個の ATP と 8 個のアセチル CoA が生成されます。これらの 8 つのアセチル CoA 分子は、ミトコンドリアで起こっているクエン酸サイクルに注ぎ込まれます。クエン酸回路によって分解された後、これらの 8 つのアセチル CoA 分子は 80 の ATP を生成します。したがって、1 分子のパルミチン酸から与えられる総エネルギーは、28 + 80 =108 ATP です。カロリーに関しては、脂肪 1 グラムは 9 kcal/g に相当します。
一方、1 グルコース分子は、解糖とクエン酸回路によって分解されると、わずか 40 の ATP 分子しか生成しません。 （初心者のために、ATPは細胞のエネルギー通貨として知られています.仕事をするためのエネルギーは、この分子からの結合を壊すことから来ます）.カロリーに関しては、炭水化物 1 グラムはエネルギー 1 g あたりの kcal に相当し、脂肪に含まれるエネルギーの半分以下です。
脂肪は、グルコースよりも少ないスペースで保存できます
エネルギーのエネルギー差が大きいことに加えて、脂肪分子はグルコースよりも体内に貯蔵するためのスペースが少なくてすみます。
グリコーゲンと呼ばれるタンパク質に結合したグリコーゲン分子。 (写真提供:Mikael Häggström/Wikimedia Commons)
体は、グルコースをグリコーゲンと呼ばれる多糖類に重合することによって貯蔵します。グリコーゲンの構造はでんぷんの構造に似ており、グリコーゲンはでんぷんよりも枝分かれしています。グリコーゲンは、肝臓と筋肉に b 顆粒として貯蔵されます。これらの b 顆粒は 42nm であると記録されています (出典:https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)39195-X/fulltext) が、それ以上成長することはありません。構造が大きすぎて、セルに現実的に収まりません。肝臓には約 100g のブドウ糖があり、筋肉組織には 400g のブドウ糖がグリコーゲンとして蓄えられています (出典:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2636990/)。
一方、脂肪は脂肪細胞の液胞にトリグリセリド (グリセリド分子に結合した 3 つの脂肪酸) として保存されます。これらの脂肪細胞は、より多くの脂肪が蓄積するにつれて、大きなサイズに成長する可能性があります.各トリグリセリド分子は液胞内で他の分子と共有結合していないため、それらは互いに近くに詰め込むことができます.これらの脂肪細胞は、保存する必要があるより多くの脂肪に対応するために、サイズが増加 (または減少) する可能性があります。
脂肪は保存するのに必要な水分が少なくて済みます
脂肪は疎水性であり、文字通り「水を恐れる」ことを意味します。これは、油と水が混ざり合わないという事実から明らかです。したがって、脂肪が蓄えられると、水分は関連付けられません。しかし、グリコーゲンは水の重さをもたらします。 1 グリコーゲン分子は約 2 グラムの水に結合しています (出典:Lehninger)。この重みは、b 顆粒の数が増えるにつれて急速に増加します。
脂肪とブドウ糖のそれぞれの目的:
グリコーゲンは、人体の好ましい貯蔵分子ではありませんが、特に食事間の血糖値を維持する上で重要な役割を果たしています.体は安定した血糖値を維持し、体のすべての細胞がブドウ糖が提供するエネルギーにアクセスできるようにします。血糖値が低下し始めると、グリコーゲンが分解されて、血糖値が元の状態に戻ります。さらに、脳のような体の一部は、エネルギー源としてブドウ糖のみを使用します.
脂肪はエネルギーを蓄えるのに優れていますが、糖はすぐにエネルギー源になります。
グリコーゲンの蓄えが全身にエネルギーを供給するのに十分でない場合、脂肪が作用します.それらの分解はブドウ糖よりも遅く、細胞に必要なエネルギーを供給します。ただし、脂肪はエネルギーの蓄えとして存在するだけではありません。
脂質は、体内のすべての細胞の細胞膜を構成しています。また、ステロイド ホルモンなどの多くのホルモンの前駆体でもあります。クマやその他の冬眠中の動物は、冬眠期間中のエネルギー貯蔵としてだけでなく、脂肪の厚い層を持っています.マッコウクジラは、頭だけで約 3600 kg の脂肪を持っています。油はクジラの体温である 37°C 未満で凝固し、密度が高くなるため、クジラは長時間深海で狩りをすることができます。
体に関して言えば、脂肪と炭水化物は異なるが同等に重要な機能を持っています.それらのいずれかがなければ、人生はかなり無味なものになります (おそらく存在しないことは言うまでもありません!)。
