Razpad maščobne kisline

Od Razpad maščobne kisline služi za ustvarjanje energije v celicah in poteka s tistim, kar imenujemo beta oksidacija. Med beta oksidacijo nastane acetil-koencim A, ki se še naprej razgradi na ogljikov dioksid in vodo ali vrne nazaj v cikel citronske kisline. Motnje pri razgradnji maščobnih kislin lahko privedejo do resnih bolezni.

Kaj je razpad maščobne kisline?

Poleg razpada glukoze v organizmu je razpad maščobnih kislin pomemben presnovni proces za pridobivanje energije v celici.

Maščobne kisline se v mitohondrijih razgradijo. Razgradnja poteka s tako imenovano beta oksidacijo. Izraz "beta" izvira iz dejstva, da oksidacija poteka na tretjem ogljikovem atomu (beta ogljikovem atomu) molekule maščobne kisline.

Na koncu oksidacijskega cikla se dva ogljikova atoma ločita v obliki aktivirane ocetne kisline (acetil-koencim A). Ker razpad maščobne kisline zahteva več ciklov oksidacije, je bil postopek prej znan tudi kot spirala maščobne kisline.

Acetil koencim se v mitohondrijah razgradi naprej na ketonska telesa ali ogljikov dioksid in vodo. Ko se spet vrne v citoplazmo iz mitohondrija, ga vrnemo nazaj v cikel citronske kisline.

Več energije porabimo pri razgradnji maščobnih kislin kot pri izgorevanju glukoze.

Funkcija in naloga

Razpad maščobnih kislin poteka v več reakcijskih korakih in poteka znotraj mitohondrijev.Najprej se molekule maščobnih kislin nahajajo v citosolu celice.

So inertne molekule, ki jih je treba najprej aktivirati za razgradnjo in jih prenašati v mitohondrije. Za aktiviranje maščobne kisline se koencim A prenese s tvorbo acil-CoA. Najprej se ATP razdeli na pirofosfat in AMP. AMP se nato uporabi za tvorbo acil AMP (acil adenilata).

Po cepljenju AMP lahko maščobno kislino esterificiramo s koencimom A, da nastane acil-CoA. Nato se s pomočjo encima karnitin aciltransferaza I karnitin prenese v aktivirano maščobno kislino.

Ta kompleks se prevaža v mitohondriju (mitohondrijski matriks) s transporterjem karnitin-azilkarnitin (CACT). Tam se karnitin ponovno odcepi in koencim A. se spet prenese. Karnitin se spelje iz matriksa, v dejanskem beta oksidaciji pa je na voljo acil-CoA v mitohondrionu.

Dejanska beta oksidacija poteka v štirih reakcijskih korakih. Klasični koraki oksidacije potekajo z enakomerno oštevilčenimi nasičenimi maščobnimi kislinami. Če se nerazredčene ali nenasičene maščobne kisline razgradijo, je treba začetno molekulo najprej pripraviti na beta oksidacijo z nadaljnjimi reakcijami.

Acil-CoA celoštevilčnih nasičenih maščobnih kislin se v prvem reakcijskem koraku oksidira s pomočjo encima acil-CoA dehidrogenaza. To ustvarja dvojno vez med drugim in tretjim atomom ogljika v trans položaju. Poleg tega se FAD pretvori v FADH2.

Običajno so dvojne vezi nenasičenih maščobnih kislin v cis položaju, naslednji korak reakcije razgradnje maščobnih kislin pa lahko poteka le z dvojno vezjo v trans položaju.

V drugem reakcijskem koraku encim enoil-CoA hidrataza doda molekulo vode beta atomu ogljika, da tvori hidroksilno skupino. Tako imenovana L-3-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza nato oksidira beta ogljikov atom v keto skupino. Nastane 3-ketoacil-CoA.

V zadnjem reakcijskem koraku se dodatni koencim A veže na beta-ogljikov atom. Acetil-CoA (aktivirana ocetna kislina) se odcepi in ostane acil-CoA, ki je dva ogljikova atoma krajši. Ta krajša preostala molekula gre skozi naslednji reakcijski cikel do nadaljnjega cepitve acetil-CoA.

Postopek se nadaljuje, dokler se celotna molekula ne razgradi na aktivirano ocetno kislino. Povratni postopek do beta oksidacije bi bil prav tako teoretično mogoč, vendar v naravi ne poteka.

Za sintezo maščobnih kislin obstaja drugačen reakcijski mehanizem. V mitohondrionu se acetil-CoA razgradi naprej na ogljikov dioksid in vodo ali v ketonska telesa s sproščanjem energije. V primeru neštetih maščobnih kislin na koncu ostane propionil-CoA s tremi ogljikovimi atomi. Ta molekula se razgradi na drugačen način.

Ko se nenasičene maščobne kisline razgradijo, se dvojne vezi s specifičnimi izomerazami pretvorijo iz cis v trans konfiguracije.

Bolezni in bolezni

Motnje razgradnje maščobne kisline so redke, vendar lahko privedejo do resnih zdravstvenih težav. Skoraj vedno gre za genetske bolezni.

Za skoraj vse ustrezne encime, ki sodelujejo pri razgradnji maščobnih kislin, obstaja ustrezna genska mutacija. Na primer, pomanjkanje encima MCAD nastane zaradi mutacije genov, ki se deduje na avtosomno recesivni način. MCAD je odgovoren za razgradnjo maščobnih kislin srednje verige. Simptomi vključujejo hipoglikemijo (nizek krvni sladkor), epileptične napade in pogosta stanja komatoze. Ker maščobnih kislin tukaj ni mogoče uporabiti za pridobivanje energije, se povečana raven glukoze zgore. To vodi v hipoglikemijo in tveganje za komo.

Ker mora biti telo za oskrbo z energijo vedno preskrbljeno z glukozo, ne sme biti dolgotrajne abstinence s hrano. Po potrebi je treba v akutni krizi dajati infuzijo velikega odmerka glukoze.

Poleg tega so vse miopatije značilne za motnje razgradnje mitohondrijskih maščobnih kislin. To vodi do mišične oslabelosti, motenj jetrne presnove in hipoglikemičnih stanj. Do 70 odstotkov prizadetih se v življenju slepi.

Resne bolezni se pojavijo tudi, ko se moti razpad prekomerno dolgih maščobnih kislin. Te zelo verižne maščobne kisline se ne razgradijo v mitohondrijih, ampak v peroksisomih. Tu je encim ALDP odgovoren za vnos v peroksizome. Ko pa je ALDP okvarjen, se dolge molekule maščobnih kislin kopičijo v citoplazmi in tako vodijo do hudih presnovnih motenj. Napadne so tudi živčne celice in bela snov možganov. Ta vrsta razgradnje maščobnih kislin vodi v nevrološke simptome, kot so motnje ravnotežja, odrevenelost, krči in premalo delujoče nadledvične žleze.