Raspad masne kiseline

Od Raspad masne kiseline služi za stvaranje energije u stanicama i odvija se putem onoga što je poznato kao beta oksidacija. Tijekom beta oksidacije nastaje acetil-koenzim A koji se dalje razgrađuje u ugljični dioksid i vodu ili vraća u ciklus limunske kiseline. Poremećaji razgradnje masnih kiselina mogu dovesti do ozbiljnih bolesti.

Što je raspad masne kiseline?

Pored razgradnje glukoze u organizmu, raspad masnih kiselina je važan metabolički proces za stvaranje energije u stanici.

Masne kiseline se razgrađuju u mitohondrijama. Razgradnja se odvija putem takozvane beta oksidacije. Izraz "beta" nastao je iz činjenice da se oksidacija odvija na trećem atomu ugljika (beta ugljikov atom) molekule masne kiseline.

Na kraju oksidacijskog ciklusa, dva atoma ugljika se odvajaju u obliku aktivirane octene kiseline (acetil-koencim A). Kako razgradnja masne kiseline zahtijeva nekoliko ciklusa oksidacije, postupak je prethodno bio poznat i kao spirala masnih kiselina.

Acetil koenzim se dalje razgrađuje u mitohondrijama na ketonska tijela ili ugljični dioksid i vodu. Kad se ponovo vrati u citoplazmu iz mitohondrija, vraća se u ciklus limunske kiseline.

Više energije se stvara u razgradnji masnih kiselina nego u sagorijevanju glukoze.

Funkcija i zadatak

Raspad masnih kiselina odvija se u nekoliko reakcijskih koraka i odvija se unutar mitohondrija. Prije svega, molekule masnih kiselina nalaze se u citosolu stanice.

To su inertne molekule koje se prvo moraju aktivirati radi razgradnje i prenijeti u mitohondrije. Za aktiviranje masne kiseline koenzim A se prenosi stvaranjem acil-CoA. Prvo, ATP se dijeli na pirofosfat i AMP. AMP se zatim koristi za stvaranje acil AMP (acil adenilat).

Nakon odvajanja AMP masna kiselina se može esterificirati koenzimom A kako bi se dobio acil-CoA. Zatim se uz pomoć enzima karnitin aciltransferaza I karnitin prenosi u aktiviranu masnu kiselinu.

Ovaj kompleks transportira se u mitohondrij (mitohondrijski matriks) karnitin-acikarkarnitinskim transporterom (CACT). Tamo se karnitin ponovo odvaja, a koenzim A. ponovo se prenosi. Karnitin se izvodi iz matriksa, a acil-CoA je dostupan u mitohondriju za stvarnu beta oksidaciju.

Stvarna beta oksidacija odvija se u četiri reakcijska koraka. Klasični koraci oksidacije izvode se s odbrojanim zasićenim masnim kiselinama. Ako se razgrade neparne ili nezasićene masne kiseline, početna molekula se mora prvo pripremiti za beta oksidaciju daljnjim reakcijama.

Acil-CoA odbrojanih zasićenih masnih kiselina oksidira se u prvom reakcijskom koraku uz pomoć enzima acil-CoA dehidrogenaze. Ovo stvara dvostruku vezu između drugog i trećeg atoma ugljika u trans položaju. Pored toga, FAD se pretvara u FADH2.

Dvostruke veze nezasićenih masnih kiselina su obično u cis položaju, ali sljedeći korak reakcije razgradnje masnih kiselina može se dogoditi samo dvostrukom vezom u trans položaju.

U drugom reakcijskom koraku, enzim enoil-CoA hidrataza dodaje molekulu vode beta atomu ugljika kako bi tvorio hidroksilnu skupinu. Takozvana L-3-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza tada oksidira beta ugljikov atom u keto skupinu. Formira se 3-ketoacil-CoA.

U posljednjem reakcijskom koraku, dodatni koenzim A veže se na beta-ugljikov atom. Acetil-CoA (aktivirana octena kiselina) se odvoji i ostaje jedan acil-CoA koji je dva atoma ugljika kraći. Ova kraća rezidualna molekula prolazi kroz slijedeći reakcijski ciklus do daljnjeg cijepanja acetil-CoA.

Proces se nastavlja sve dok se cijela molekula ne razgradi na aktiviranu octenu kiselinu. Obrnuti proces beta oksidacije također bi bio teoretski moguć, ali se u prirodi ne odvija.

Za sintezu masnih kiselina postoji različit mehanizam reakcija. U mitohondriju se acetil-CoA dalje razgrađuje u ugljični dioksid i vodu ili u ketonskim tijelima uz oslobađanje energije. U slučaju neparnih masnih kiselina, na kraju ostaje propionil-CoA s tri atoma ugljika. Ova se molekula razgrađuje na drugačiji način.

Kad se nezasićene masne kiseline razgrađuju, dvostruke veze pretvaraju se iz cis u trans konfiguracije pomoću specifičnih izomeraza.

Bolesti i bolesti

Poremećaji razgradnje masne kiseline su rijetki, ali mogu dovesti do ozbiljnih zdravstvenih problema. Gotovo uvijek su to genetske bolesti.

Postoji skoro odgovarajuća mutacija gena za gotovo svaki relevantan enzim koji sudjeluje u razgradnji masnih kiselina. Na primjer, nedostatak enzima MCAD nastaje iz mutacije gena koja se nasljeđuje na autosomno recesivno. MCAD je odgovoran za razgradnju masnih kiselina srednjeg lanca. Simptomi uključuju hipoglikemiju (nizak šećer u krvi), napadaje i česta stanja komatoze. Budući da se masne kiseline ovdje ne mogu koristiti za proizvodnju energije, povećana razina glukoze se sagorijeva. To dovodi do hipoglikemije i rizika od kome.

Budući da se tijelo uvijek mora opskrbiti glukozom za proizvodnju energije, ne smije biti dugotrajne apstinencije od hrane. Ako je potrebno, u akutnoj krizi mora se primijeniti visoka doza infuzije glukoze.

Nadalje, sve su miopatije karakteristične za poremećaje razgradnje mitohondrijskih masnih kiselina. To dovodi do slabosti mišića, poremećaja metabolizma jetre i hipoglikemijskih stanja. Do 70 posto oboljelih slijepi tijekom života.

Ozbiljne bolesti se javljaju i kada je poremećen raspad pretjerano dugih masnih kiselina. Ove vrlo dugolančane masne kiseline nisu razgrađene u mitohondrijima, već u peroksisomima. Ovdje je enzim ALDP odgovoran za uvođenje u peroksizome. Međutim, kad je ALDP neispravan, duge molekule masnih kiselina akumuliraju se u citoplazmi i tako dovode do teških metaboličkih poremećaja. Napadaju se i živčane stanice i bijela tvar mozga. Ova vrsta poremećaja razgradnje masnih kiselina dovodi do neuroloških simptoma kao što su poremećaji ravnoteže, drhtanje, grčevi i neadekvatna nadbubrežna žlijezda.