Разграждане на мастна киселина

От Разграждане на мастна киселина служи за генериране на енергия в клетките и се осъществява чрез това, което е известно като бета окисляване. В хода на бета-окислението се образува ацетил-коензим А, който допълнително се разгражда на въглероден диоксид и вода или се връща обратно в цикъла с лимонена киселина. Нарушенията в разграждането на мастните киселини могат да доведат до сериозни заболявания.

Какво е разграждане на мастна киселина?

Освен разграждането на глюкозата в организма, разграждането на мастните киселини е важен метаболитен процес за генериране на енергия в клетката.

Мастните киселини се разграждат в митохондриите. Разграждането се осъществява чрез така нареченото бета окисляване. Терминът "бета" произхожда от факта, че окисляването се извършва на третия въглероден атом (бета въглероден атом) на молекулата на мастните киселини.

В края на окислителния цикъл два въглеродни атома се разделят под формата на активирана оцетна киселина (ацетил-коензим А). Тъй като разграждането на мастната киселина изисква няколко цикъла на окисляване, процесът преди беше известен също като спирала на мастните киселини.

Ацетил коензимът се разгражда допълнително в митохондриите до кетонови тела или въглероден диоксид и вода. Когато се върне в цитоплазмата от митохондриона, тя се подава обратно в цикъла на лимонената киселина.

Повече енергия се произвежда при разграждането на мастните киселини, отколкото при изгарянето на глюкозата.

Функция и задача

Разграждането на мастните киселини се извършва в няколко реакционни етапа и се извършва в рамките на митохондриите. На първо място, молекулите на мастните киселини са разположени в цитозола на клетката.

Те са инертни молекули, които първо трябва да бъдат активирани за разграждане и транспортирани в митохондриите. За да активира мастната киселина, коензим А се прехвърля с образуването на ацил-КоА. Първо, ATP се разделя на пирофосфат и AMP. След това AMP се използва за образуване на ацил AMP (ацил аденилат).

След разделянето на AMP мастната киселина може да бъде естерифицирана с коензим А до образуване на ацил-CoA. След това, с помощта на ензима карнитин ацилтрансфераза I, карнитинът се прехвърля в активираната мастна киселина.

Този комплекс се транспортира в митохондрион (митохондриална матрица) от транспортера на карнитин-ацилкарнитин (CACT). Там карнитинът се разделя отново и коензим А. се прехвърля отново.

Реалното бета-окисляване се извършва в четири реакционни етапа. Класическите етапи на окисляване се извършват с равномерни наситени мастни киселини. Ако се разграждат нечетни или ненаситени мастни киселини, първоначалната молекула трябва първо да бъде подготвена за бета-окисление чрез допълнителни реакции.

Ацил-КоА на равномерни наситени мастни киселини се окислява в първи етап на реакция с помощта на ензима ацил-КоА дехидрогеназа. Това създава двойна връзка между втория и третия въглероден атом в транс позиция. В допълнение, FAD се преобразува в FADH2.

Обикновено двойните връзки на ненаситени мастни киселини са в цис позиция, но следващият етап в реакцията на разграждане на мастните киселини може да се извърши само с двойна връзка в транс положение.

Във втори етап на реакция ензимът еноил-CoA хидратаза добавя водна молекула към бета въглеродния атом, за да образува хидроксилна група. Така наречената L-3-хидроксиацил-CoA дехидрогеназа след това окислява бета въглеродния атом до кето група. Образува се 3-кетоацил-КоА.

В последния реакционен етап допълнителен коензим А се свързва към бета-въглеродния атом. Ацетил-КоА (активирана оцетна киселина) се отделя и остава ацил-КоА, който е с два въглеродни атома по-къс. Тази по-къса остатъчна молекула преминава през следващия реакционен цикъл до по-нататъшно разцепване на ацетил-КоА.

Процесът продължава, докато цялата молекула се разгради до активирана оцетна киселина. Обратният процес към бета окисляване също би бил теоретично възможен, но не се провежда в природата.

Има различен реакционен механизъм за синтеза на мастни киселини. В митохондриона ацетил-КоА се разгражда допълнително до въглероден диоксид и вода или в кетонови тела с освобождаването на енергия. В случай на нечетните мастни киселини пропионил-КоА с три въглеродни атома остава в края. Тази молекула се разгражда по различен начин.

Когато се разграждат ненаситени мастни киселини, двойните връзки се преобразуват от цис в транс конфигурации чрез специфични изомерази.

Болести и неразположения

Разстройствата на разграждането на мастните киселини са редки, но могат да доведат до сериозни здравословни проблеми. Почти винаги това са генетични заболявания.

Съществува съответна генна мутация за почти всеки съответен ензим, участващ в разграждането на мастните киселини. Например, недостигът на ензима MCAD възниква от генна мутация, която се наследява по автозомно рецесивен начин. MCAD е отговорен за разграждането на мастните киселини със средна верига. Симптомите включват хипогликемия (ниска кръвна захар), припадъци и чести коматозни състояния. Тъй като мастните киселини не могат да бъдат използвани за генериране на енергия тук, повишените нива на глюкоза се изгарят. Това води до хипогликемия и риск от кома.

Тъй като тялото винаги трябва да бъде снабдено с глюкоза за производство на енергия, не трябва да има дългосрочно въздържание от храна. Ако е необходимо, при остра криза трябва да се приложи глюкозна инфузия с висока доза.

Освен това всички миопатии са характерни за нарушения на разграждането на митохондриалните мастни киселини. Това води до мускулна слабост, нарушения в чернодробния метаболизъм и хипогликемични състояния. До 70 процента от засегнатите ослепяват в течение на живота си.

Сериозни заболявания се появяват и когато се нарушава разграждането на прекомерно дългите мастни киселини. Тези многоверижни мастни киселини не се разграждат в митохондриите, а в пероксизомите. Тук ензимът ALDP е отговорен за въвеждането в пероксизомите. Когато обаче ALDP е дефектен, дългите молекули на мастни киселини се натрупват в цитоплазмата и по този начин водят до тежки метаболитни нарушения. Нервните клетки и бялото вещество на мозъка също са атакувани. Този вид разстройство на разграждането на мастните киселини води до неврологични симптоми като нарушения на баланса, изтръпване, спазми и недостатъчни надбъбречни жлези.