Zsírsav lebontás

A Zsírsav lebontás energiát generál a sejtekben, és béta-oxidáción keresztül ismert módon történik. A béta-oxidáció során az A-acetil-koenzim képződik, amelyet tovább bontanak szén-dioxiddá és vízré, vagy visszatáplálnak a citromsav-ciklusba. A zsírsavak lebontásának zavara súlyos betegségeket okozhat.

Mi a zsírsav lebontás?

A glükóz lebontása mellett a zsírsavak lebontása fontos anyagcsere-folyamat a sejtben az energia előállításához.

A zsírsavak lebonthatók a mitokondriumokban. A lebomlás az úgynevezett béta-oxidációval történik. A "béta" kifejezés abból a tényből származik, hogy az oxidáció a zsírsavmolekula harmadik szénatomján (béta-szénatom) történik.

Az oxidációs ciklus végén két szénatom elválasztódik aktív ecetsav (acetil-koenzim A) formájában. Mivel egy zsírsav lebontása több oxidációs ciklust igényel, az eljárást korábban zsírsav-spirálnak is nevezték.

Az acetil-koenzim a mitokondriumokban tovább bontódik ketontestekké vagy szén-dioxiddá és vízré. Amikor a mitokondriumból visszatér a citoplazmába, visszakerül a citromsav ciklusba.

Több energiát termel a zsírsavak lebontása, mint a glükóz égetése során.

Funkció és feladat

A zsírsavak lebontása több reakció lépésben és a mitokondriumokon belül zajlik. Mindenekelőtt a zsírsavmolekulák a sejt citoszoljában találhatók.

Inert molekulák, amelyeket előbb aktiválni kell a lebontás céljából, és a mitokondriumokba kell szállítani. A zsírsav aktiválása érdekében az A koenzim acil-CoA képződésével kerül át. Először az ATP-t pirofoszfátra és AMP-re osztják. Az AMP-t ezután acil-AMP (acil-adenilát) képzésére használják.

Miután az AMP elválasztódott, a zsírsavat észterezhetők A koenzimmel acil-CoA képződéséhez. Ezután a karnitin acil-transzferáz I enzim segítségével a karnitin átkerül az aktivált zsírsavba.

Ezt a komplexet mitokondriumba (mitokondriális mátrixba) szállítják a karnitin-acil-karnitin transzporter (CACT). Ott a karnitin ismét elválasztódik, és az A koenzim újra átkerül, a karnitin a mátrixból kivezetődik, és a mitokondriumban acil-CoA áll rendelkezésre a tényleges béta-oxidációhoz.

A tényleges béta-oxidáció négy reakció lépésben zajlik. A klasszikus oxidációs lépéseket páros számozott telített zsírsavakkal hajtjuk végre. Ha páratlan vagy telítetlen zsírsavak bomlanak le, a kiindulási molekulát előbb fel kell készíteni béta-oxidációra további reakciók útján.

A páros számú telített zsírsavak acil-CoA-ját az első reakció lépésben az acil-CoA dehidrogenáz enzim segítségével oxidáljuk. Ez kettős kötést hoz létre a második és a harmadik szénatom között a transz-helyzetben. Ezen felül a FAD átalakul FADH2-ként.

A telítetlen zsírsavak kettős kötései általában cisz-helyzetben vannak, de a zsírsav-lebomlási reakció következő lépésére csak a transz-helyzetben lévő kettős kötéssel lehet sor kerülni.

A második reakció lépésben az enoil-CoA-hidratáz enzim hozzáad egy vízmolekulát a béta-szénatomhoz, hogy hidroxilcsoportot képezzen. Az úgynevezett L-3-hidroxi-acil-CoA-dehidrogenáz ezután a béta-szénatomot ketocsoporttá oxidálja. 3-ketoacil-CoA képződik.

Az utolsó reakció lépésben további A koenzim kötődik a béta-szénatomhoz. Az acetil-CoA-t (aktív ecetsavat) elválasztják, és egy két szénatomot rövidebb acil-CoA marad. Ez a rövidebb maradék molekula a következő reakciócikluson megy keresztül az acetil-CoA további hasításáig.

A folyamat mindaddig folytatódik, amíg az egész molekula aktív ecetsavra bomlik. A béta-oxidáció fordított folyamata szintén elméletileg lehetséges, de a természetben nem történik meg.

A zsírsav-szintézisre másféle mechanizmus létezik. A mitokondriumban az acetil-CoA tovább bomlik szén-dioxiddá és vízré, vagy ketontestekben az energia felszabadulásával. Páratlan számozott zsírsavak esetében a három szénatomot tartalmazó propionil-CoA a végén marad. Ezt a molekulát más módon bontják le.

A telítetlen zsírsavak lebontásakor a kettős kötéseket speciális izomerázokkal átalakítják cisz-ból transz-konfigurációkba.

Betegségek és betegségek

A zsírsav-lebontási rendellenességek ritkák, de súlyos egészségügyi problémákhoz vezethetnek. Szinte mindig ezek genetikai betegségek.

Szinte minden releváns enzimmel kapcsolatban van egy megfelelő génmutáció, amely részt vesz a zsírsavak lebontásában. Például, az MCAD enzim hiánya egy génmutációból származik, amelyet autoszomális recesszív módon örökölnek. Az MCAD felelős a közepes láncú zsírsavak lebontásáért. A tünetek között szerepelhet hipoglikémia (alacsony vércukorszint), rohamok és gyakori kómás állapotok. Mivel a zsírsavak itt nem használhatók energia előállítására, megnövekedett glükózszintek égnek. Ez hypoglykaemiahoz és a kóma kockázatához vezet.

Mivel a testnek mindig energiaellátással kell ellátódnia glükózzal, nem szabad hosszú távon táplálkozást okozni. Ha szükséges, akut válság esetén nagy dózisú glükóz-infúziót kell beadni.

Ezenkívül az összes myopathia a mitokondriális zsírsav-bontási rendellenességekre jellemző. Ez izomgyengeséghez, a máj anyagcseréjének rendellenességeihez és hipoglikémiás állapotokhoz vezet. Az érintett személyek 70% -a vak vak lesz az élet során.

Súlyos betegségek akkor is előfordulnak, ha megzavarják a túl hosszú zsírsavak lebontását. Ezeket a nagyon hosszú láncú zsírsavakat nem a mitokondriumokban, hanem a peroxiszómákban bontják le. Itt az ALDP enzim felelős a peroxiszómákba történő bejuttatásért. Ha azonban az ALDP nem megfelelő, a hosszú zsírsavmolekulák felhalmozódnak a citoplazmában, és így súlyos anyagcsere-rendellenességekhez vezetnek. Az idegsejteket és az agy fehérjét szintén támadják meg. Az ilyen típusú zsírsav-bontási rendellenességek neurológiai tünetekhez vezetnek, mint például egyensúlyzavarok, zsibbadás, görcsök és nem-aktív mellékvesék.