Razgradnja maščobnih kislin se uporablja za proizvodnjo energije v celicah in poteka s postopkom, imenovanim beta-oksidacija. Beta-oksidacija proizvaja acetil-koencim A, ki se nadalje razgradi na ogljika dioksid in vode ali nazaj v citronska kislina cikel. Motnje pri razgradnji maščobnih kislin lahko vodi do resnih bolezni.
Kaj je razgradnja maščobnih kislin?
Razgradnja maščobnih kislin se uporablja za proizvodnjo energije v celicah in poteka s postopkom, imenovanim beta-oksidacija. Maščobne kisline so razčlenjeni v mitohondriji. Skupaj z glukoze razgradnja v organizmu, razgradnja maščobnih kislin je pomemben presnovni proces za proizvodnjo energije v celici. The maščobne kisline so razčlenjeni v mitohondriji. Razgradnja poteka s tako imenovano beta-oksidacijo. Ime "beta" izvira iz dejstva, da oksidacija poteka pri tretjem ogljika atom (beta ogljikov atom) molekule maščobne kisline. Po zaključku vsakega oksidacijskega cikla dva ogljika atomi se odcepijo v obliki aktiviranih ocetna kislina (acetil koencim A). Ker razgradnja maščobne kisline zahteva več oksidacijskih ciklov, je bil postopek včasih imenovan spirala maščobnih kislin. Acetil-koencim se nadalje razgradi v mitohondriji na ketonska telesa oz ogljikov dioksid in vode. Če z mitohondrije ponovno vstopi v citoplazmo, se vrne nazaj v citronska kislina cikel. Med razgradnjo maščobnih kislin nastane več energije kot med glukoze gori.
Funkcija in naloga
Razgradnja maščobne kisline poteka skozi več reakcijskih korakov in poteka v mitohondrijih. Sprva maščobna kislina molekule se nahajajo v citosolu celice. So inertni molekule ki jih je treba najprej aktivirati in prepeljati v mitohondrije, da pride do razgradnje. Za aktiviranje maščobne kisline se koencim A prenese v tvorbo acil-CoA. V tem postopku se ATP najprej cepi na pirofosfat in AMP. Nato se AMP uporablja za tvorbo acil-AMP (acil adenilat). Po odcepitvi AMP lahko maščobno kislino esterificiramo s koencimom A, da nastane acil-CoA. Nato se s pomočjo encima karnitin aciltransferaze I karnitin prenese v aktivirano maščobno kislino. Ta kompleks se s transporterjem karnitin-acilkarnitina (CACT) prenese v mitohondrij (mitohondrijski matriks). Tam se karnitin cepi in koencim A se ponovno prenese. Karnitin se izloči iz matriksa in acil-CoA je v mitohondriju pripravljen za dejansko beta-oksidacijo. Dejanska beta-oksidacija poteka v štirih reakcijskih korakih. Klasične stopnje oksidacije potekajo pri nasičenih s parnimi števili maščobne kisline. Ko je lih ali nenasičena maščoba kisline razgradijo, je treba začetno molekulo najprej pripraviti na beta-oksidacijo z nadaljnjimi reakcijami. Acyl-CoA s številom nasičenih maščob kisline v prvem koraku reakcije oksidira s pomočjo encima acil-CoA dehidrogenaze. V tem procesu nastane dvojna vez med drugim in tretjim atomom ogljika v trans položaju. Poleg tega se FAD pretvori v FADH2. Običajno so dvojne vezi v nenasičenih maščobah kisline so v položaju cis, vendar le z dvojno vezjo v položaju trans lahko pride do naslednjega reakcijskega koraka razgradnje maščobnih kislin. V drugem reakcijskem koraku encim enoil-CoA hidrataza doda a vode molekulo na atom ogljika beta, da tvori hidroksilno skupino. Tako imenovana L-3-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza nato oksidira atom beta-C v keto skupino. Rezultat je 3-ketoacil-CoA. V zadnji reakcijski fazi se dodaten koencim A veže na atom beta-C. Pri tem se acetil-CoA (aktivira ocetna kislina) se razcepi in ostane acil-CoA krajši za dva atoma ogljika. Ta krajša preostala molekula je podvržena naslednjemu reakcijskemu ciklusu, dokler ne pride do nadaljnje cepitve acetil-CoA. Postopek se nadaljuje, dokler se celotna molekula ne razgradi v aktivirano ocetna kislina. Teoretično bi bil možen tudi obratni postopek do beta-oksidacije, vendar se v naravi ne zgodi. Za sintezo maščobnih kislin obstaja drugačen reakcijski mehanizem. V mitohondriju se acetil-CoA še naprej razgradi na ogljikov dioksid in vodo ali v ketonska telesa s sproščanjem energije. V primeru lihih maščobnih kislin ostane na koncu propionil-CoA s tremi atomi ogljika. Ta molekula se razgradi po drugačni poti. Med razgradnjo maščobnih kislin nenasičenih maščobnih kislin specifične izomeraze pretvorijo dvojne vezi iz cis v trans konfiguracije.
Bolezni in motnje
Motnje razgradnje maščobnih kislin, čeprav redke, lahko vodi do resnih zdravje težave. Skoraj vedno gre za genetske motnje. Skoraj vsak ustrezen encim razgradnje maščobnih kislin ima ustrezen gen mutacija. Na primer, pomanjkanje encima MCAD povzroča a gen mutacija, ki se podeduje avtosomno recesivno. MCAD je odgovoren za razgradnjo srednjeverižnih maščobnih kislin. Simptomi vključujejo hipoglikemija (nizko kri sladkorja), epileptični napadi in pogosta komatozna stanja. Ker maščobnih kislin ni mogoče uporabiti za proizvodnjo energije, glukoze je v večji meri zgorela. Zato hipoglikemija in tveganje za koma pojavijo. Ker mora biti telo vedno oskrbljeno z glukozo za proizvodnjo energije, ne sme biti dolgotrajne vzdržljivosti od hrane. Če je potrebno,Odmerek infuzijo glukoze je treba uporabiti v akutni krizi. Poleg tega so za vse miopatije značilne motnje izčrpavanja mitohondrijskih maščobnih kislin. Posledica je mišična oslabelost, motnje v jetra presnovo in hipoglikemična stanja. Do 70 odstotkov obolelih v življenju oslepi. Resne bolezni se pojavijo tudi, kadar je motena razgradnja predolgih maščobnih kislin. Te zelo dolgoverižne maščobne kisline se ne razgradijo v mitohondrijih, temveč v peroksisomih. Tu je encim ALDP odgovoren za vstavitev v peroksisome. Če je ALDP okvarjen, pa dolga maščobna kislina molekule kopičijo v citoplazmi, kar vodi do hudih presnovnih motenj. To napada tudi živčne celice in belo snov možganov. Ta oblika motnje razgradnje maščobnih kislin vodi do nevroloških simptomov, kot so ravnovesje motnje, otrplost, konvulzije in nadledvična funkcija.
