Razgradnja masnih kiselina koristi se za proizvodnju energije u stanicama i događa se postupkom koji se naziva beta-oksidacija. Beta-oksidacijom nastaje acetil-koenzim A, koji se dalje razgrađuje na ugljen dioksid i voda ili vraćen u limunska kiselina ciklus. Poremećaji u razgradnji masnih kiselina mogu dovesti do ozbiljnih bolesti.
Što je razgradnja masnih kiselina?
Razgradnja masnih kiselina koristi se za proizvodnju energije u stanicama i događa se postupkom koji se naziva beta-oksidacija. Masne kiseline su raščlanjeni u mitohondriji, Zajedno s glukoza razgradnja u organizmu, razgradnja masnih kiselina važan je metabolički proces za proizvodnju energije u stanici. The masnih kiselina su raščlanjeni u mitohondriji. Razgradnja se odvija takozvanom beta-oksidacijom. Naziv "beta" nastao je iz činjenice da se oksidacija odvija na trećem ugljen atom (beta ugljikov atom) molekule masne kiseline. Po završetku svakog oksidacijskog ciklusa, dva ugljen atomi se odvajaju u obliku aktiviranih octena kiselina (acetil koenzim A). Budući da razgradnja masne kiseline zahtijeva nekoliko ciklusa oksidacije, postupak se nekad nazivao spiralom masnih kiselina. Acetil-koenzim se dalje razgrađuje u mitohondriji na ketonska tijela ili ugljični dioksid i voda. Ako ponovno uđe u citoplazmu iz mitohondriona, vraća se natrag u limunska kiselina ciklus. Tijekom razgradnje masnih kiselina stvara se više energije nego tijekom glukoza spaljivanje.
Funkcija i zadatak
Razgradnja masne kiseline događa se kroz nekoliko reakcijskih koraka i odvija se unutar mitohondrija. U početku masna kiselina molekule nalaze se u citozolu stanice. Oni su inertni molekule koji se prvo moraju aktivirati i transportirati u mitohondrije da bi došlo do razgradnje. Da bi se aktivirala masna kiselina, koenzim A se prenosi u oblik acil-CoA. U tom se procesu ATP prvo cijepa na pirofosfat i AMP. Zatim se AMP koristi za stvaranje acil-AMP (acil adenilat). Nakon što se AMP odcijepi, masna kiselina može se esterificirati koenzimom A da bi se dobio acil-CoA. Zatim se uz pomoć enzima karnitin-aciltransferaze I karnitin prenosi u aktiviranu masnu kiselinu. Ovaj se kompleks transportira karnitin-acilkarnitin transporterom (CACT) u mitohondrij (mitohondrijski matriks). Tu se pak karnitin cijepa i koenzim A ponovno prenosi. Karnitin se izbaci iz matrice, a acil-CoA je spreman u mitohondriju za stvarnu beta-oksidaciju. Stvarna beta-oksidacija odvija se u četiri reakcijska koraka. Klasični koraci oksidacije događaju se s zasićenim parnim brojem masnih kiselina. Kada su neparni ili nezasićeni masni kiseline Ako se razgrade, početna molekula mora se prvo pripremiti za beta-oksidaciju daljnjim reakcijama. Acil-CoA zasićenih masnih kiselina s parnim brojem kiseline Oksidira se u prvom reakcijskom koraku uz pomoć enzima acil-CoA dehidrogenaze. U tom se procesu stvara dvostruka veza između drugog i trećeg atoma ugljika u trans položaju. Uz to, FAD se pretvara u FADH2. Obično dvostruke veze u nezasićenim masnim kiselinama kiseline su u cis položaju, ali samo s dvostrukom vezom u trans položaju može se dogoditi sljedeći reakcijski korak razgradnje masnih kiselina. U drugom reakcijskom koraku, enzim enoil-CoA hidrataza dodaje a voda molekule do atoma beta-ugljika da bi se stvorila hidroksilna skupina. Takozvana L-3-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza tada oksidira beta-C atom u keto skupinu. Rezultat je 3-ketoacil-CoA. U posljednjem koraku reakcije dodatni koenzim A veže se na atom beta-C. U tom procesu acetil-CoA (aktiviran octena kiselina) razdvaja se i ostaje acil-CoA kraći za dva atoma ugljika. Ova kraća zaostala molekula prolazi sljedeći reakcijski ciklus dok se ne dogodi daljnje cijepanje acetil-CoA. Proces se nastavlja sve dok se cijela molekula ne razgradi na aktiviranu octena kiselina. Postupak obrnut od beta-oksidacije također bi bio teoretski moguć, ali se u prirodi ne događa. Za sintezu masnih kiselina postoji drugačiji mehanizam reakcije. U mitohondriju se acetil-CoA dalje razgrađuje na ugljični dioksid i vode ili na ketonska tijela uz oslobađanje energije. U slučaju neparnih masnih kiselina, na kraju ostaje propionil-CoA s tri atoma ugljika. Ova se molekula razgrađuje različitim putem. Tijekom razgradnje masnih kiselina nezasićenih masnih kiselina, specifične izomeraze pretvaraju dvostruke veze iz cis u trans konfiguracije.
Bolesti i poremećaji
Poremećaji razgradnje masnih kiselina, iako rijetki, mogu dovesti ozbiljno zdravlje problema. Gotovo uvijek se radi o genetskim poremećajima. Gotovo svaki relevantan enzim razgradnje masnih kiselina ima odgovarajući gen mutacija. Na primjer, nedostatak enzima MCAD uzrokuje a gen mutacija koja se nasljeđuje na autosomno recesivni način. MCAD je odgovoran za razgradnju srednjelančanih masnih kiselina. Simptomi uključuju hipoglikemija (nisko krv šećer), napadaji i česta komatozna stanja. Budući da se masne kiseline ne mogu koristiti za proizvodnju energije, glukoza gori u većoj mjeri. Stoga, hipoglikemija i rizik od jesti nastaju. Budući da se tijelo uvijek mora opskrbljivati glukozom za proizvodnju energije, ne smije postojati dugotrajna apstinencija od hrane. Ako je potrebno,doza infuzija glukoze mora se primijeniti u akutnoj krizi. Nadalje, sve miopatije karakteriziraju poremećaji iscrpljivanja mitohondrijskih masnih kiselina. To rezultira slabošću mišića, poremećajima u jetra metabolizam i hipoglikemijska stanja. Do 70 posto oboljelih tijekom života oslijepi. Ozbiljne bolesti se javljaju i kada je poremećena razgradnja predugačkih masnih kiselina. Te se vrlo dugolančane masne kiseline ne razgrađuju u mitohondrijima, već u peroksizomima. Ovdje je enzim ALDP odgovoran za umetanje u peroksizome. Međutim, ako je ALDP neispravan, duga masna kiselina molekule nakupljaju se u citoplazmi, što dovodi do ozbiljnih metaboličkih poremećaja. Ovo također napada živčane stanice i bijelu tvar mozak. Ovaj oblik poremećaja razgradnje masnih kiselina dovodi do neuroloških simptoma kao što su uravnotežiti poremećaji, utrnulost, konvulzije i nadbubrežna hipofunkcija.
