Nedbrydning af fedtsyre

Af Nedbrydning af fedtsyre tjener til at generere energi i cellerne og foregår via såkaldt beta-oxidation. I løbet af beta-oxidation dannes acetyl-co-enzym A, der yderligere nedbrydes til carbondioxid og vand eller ledes tilbage til citronsyrecyklussen. Forstyrrelser i nedbrydningen af ​​fedtsyrer kan føre til alvorlige sygdomme.

Hvad er fordeling af fedtsyre?

Udover nedbrydningen af ​​glukose i organismen er nedbrydningen af ​​fedtsyrer en vigtig metabolisk proces til generering af energi i cellen.

Fedtsyrerne nedbrydes i mitokondrierne. Nedbrydningen finder sted via den såkaldte beta-oxidation. Udtrykket "beta" stammer fra det faktum, at oxidationen finder sted på det tredje carbonatom (beta-carbonatom) i fedtsyremolekylet.

Efter afslutningen af ​​en oxidationscyklus opdeles to carbonatomer i form af aktiveret eddikesyre (acetyl-co-enzym A). Da nedbrydningen af ​​en fedtsyre kræver flere oxidationscyklusser, var processen tidligere også kendt som fedtsyrespiralen.

Acetylcoenzym neddeles yderligere i mitokondrierne i ketonlegemer eller kuldioxid og vand. Når den kommer tilbage i cytoplasmaen fra mitochondrion, føres den tilbage til citronsyrecyklussen.

Der produceres mere energi i nedbrydningen af ​​fedtsyrer end ved forbrænding af glukose.

Funktion & opgave

Nedbrydningen af ​​fedtsyrer finder sted i adskillige reaktionstrin og finder sted inden for mitokondrierne. Først og fremmest er fedtsyremolekylerne placeret i cytosolen i cellen.

Det er inerte molekyler, der først skal aktiveres til nedbrydning og transporteres ind i mitokondrierne. For at aktivere fedtsyren overføres coenzym A med dannelse af acyl-CoA. Først opdeles ATP i pyrophosphat og AMP. AMP bruges derefter til dannelse af acyl AMP (acyladenylat).

Efter at AMP er blevet splittet, kan fedtsyren forestres med coenzym A til dannelse af acyl-CoA. Derefter overføres carnitin ved hjælp af enzymet carnitin acyltransferase I til den aktiverede fedtsyre.

Dette kompleks transporteres ind i en mitochondrion (mitochondrial matrix) af carnitin-acylcarnitin-transporteren (CACT). Der splittes carnitin, og coenzym A. overføres igen. Carnitinet kanaliseres ud af matrixen, og acyl-CoA fås i mitochondrion til den faktiske beta-oxidation.

Den egentlige beta-oxidation finder sted i fire reaktionstrin. De klassiske oxidationstrin finder sted med lige nummererede mættede fedtsyrer. Hvis ulige eller umættede fedtsyrer nedbrydes, skal startmolekylet først forberedes til beta-oxidation gennem yderligere reaktioner.

Acyl-CoA af jævnnummererede mættede fedtsyrer oxideres i et første reaktionstrin ved hjælp af enzymet acyl-CoA-dehydrogenase. Dette skaber en dobbeltbinding mellem det andet og tredje carbonatom i trans-positionen. Derudover konverteres FAD til FADH2.

Normalt er dobbeltbindingerne af umættede fedtsyrer i cis-position, men det næste trin i fedtsyre-nedbrydningsreaktionen kan kun finde sted med en dobbeltbinding i trans-positionen.

I et andet reaktionstrin tilføjer enzymet enoyl-CoA-hydratase et vandmolekyle til beta-carbonatomet til dannelse af en hydroxylgruppe. Den såkaldte L-3-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase oxiderer derefter beta-carbonatomet til en ketogruppe. 3-Ketoacyl-CoA dannes.

I det sidste reaktionstrin binder yderligere co-enzym A til beta-carbonatomet. Acetyl-CoA (aktiveret eddikesyre) opdeles, og en acyl-CoA, der er to carbonatomer, er tilbage. Dette kortere restmolekyle gennemgår den næste reaktionscyklus op til en yderligere spaltning af acetyl-CoA.

Processen fortsætter, indtil hele molekylet nedbrydes til aktiveret eddikesyre. Den omvendte proces til beta-oxidation ville også være teoretisk mulig, men finder ikke sted i naturen.

Der er en anden reaktionsmekanisme til fedtsyresyntese. I mitochondrion nedbrydes acetyl-CoA yderligere i kuldioxid og vand eller i ketonlegemer med frigivelse af energi. I tilfælde af ulige nummererede fedtsyrer forbliver propionyl-CoA med tre carbonatomer til sidst. Dette molekyle nedbrydes på en anden måde.

Når umættede fedtsyrer nedbrydes, omdannes dobbeltbindingerne fra cis til transkonfigurationer af specifikke isomeraser.

Sygdomme og lidelser

Forstyrrelser i nedbrud af fedtsyrer er sjældne, men kan føre til alvorlige helbredsproblemer. Næsten altid er dette genetiske sygdomme.

Der er en tilsvarende genmutation for næsten ethvert relevant enzym involveret i nedbrydningen af ​​fedtsyrer. For eksempel opstår en mangel i MCAD-enzymet fra en genmutation, der erves på en autosomal recessiv måde. MCAD er ansvarlig for nedbrydning af mellemkædede fedtsyrer. Symptomerne inkluderer hypoglykæmi (lavt blodsukker), anfald og hyppige comatose tilstande. Da fedtsyrerne ikke kan bruges til at generere energi her, forbrændes øgede niveauer af glukose. Dette fører til hypoglykæmi og risikoen for koma.

Da kroppen altid skal forsynes med glukose til energiproduktion, må der ikke være langvarig madafholdenhed. Om nødvendigt skal en højdosis glukoseinfusion administreres i en akut krise.

Endvidere er alle myopatier karakteristiske for mitokondriske fedtsyredistillationsforstyrrelser. Dette fører til muskelsvaghed, forstyrrelser i levermetabolismen og hypoglykæmiske tilstande. Op til 70 procent af de berørte blinde i løbet af deres liv.

Alvorlige sygdomme forekommer også, når nedbrydningen af ​​overdrevent lange fedtsyrer forstyrres. Disse meget langkædede fedtsyrer opdeles ikke i mitokondrierne, men i peroxisomerne. Her er enzymet ALDP ansvarlig for introduktionen til peroxisomerne. Når ALDP imidlertid er defekt, akkumuleres de lange fedtsyremolekyler i cytoplasmaen og fører således til alvorlige metaboliske lidelser. Nervecellerne og det hvide stof i hjernen angribes også. Denne type forstyrrelse af nedbrydning af fedtsyrer fører til neurologiske symptomer, såsom balanceforstyrrelser, følelsesløshed, kramper og underaktive binyrer.