Rozklad mastných kyselín

Z Rozklad mastných kyselín Slúži na generovanie energie v bunkách a uskutočňuje sa prostredníctvom oxidácie beta. V priebehu oxidácie beta sa vytvára acetyl-koenzým A, ktorý sa ďalej štiepi na oxid uhličitý a vodu alebo sa privádza späť do cyklu kyseliny citrónovej. Poruchy rozkladu mastných kyselín môžu viesť k vážnym chorobám.

Čo je rozloženie mastných kyselín?

Okrem odbúravania glukózy v organizme je odbúravanie mastných kyselín dôležitým metabolickým procesom na vytváranie energie v bunke.

Mastné kyseliny sa štiepia v mitochondriách. K degradácii dochádza prostredníctvom tzv. Beta oxidácie. Termín "beta" pochádza zo skutočnosti, že oxidácia prebieha na treťom atóme uhlíka (beta uhlíkový atóm) molekuly mastnej kyseliny.

$config[ads_text1] not found

Na konci oxidačného cyklu sa odštiepia dva atómy uhlíka vo forme aktivovanej kyseliny octovej (acetyl-koenzým A). Pretože odbúravanie mastných kyselín vyžaduje niekoľko oxidačných cyklov, bol tento proces predtým známy aj ako špirála mastných kyselín.

Acetyl koenzým sa v mitochondriách ďalej štiepi na ketónové telieska alebo oxid uhličitý a vodu. Keď sa z mitochondrií dostane späť do cytoplazmy, privádza sa späť do cyklu kyseliny citrónovej.

Pri rozklade mastných kyselín sa produkuje viac energie ako pri spaľovaní glukózy.

Funkcia a úloha

Rozklad mastných kyselín sa uskutočňuje v niekoľkých reakčných krokoch a uskutočňuje sa v mitochondriách. Najprv sú molekuly mastných kyselín lokalizované v cytozole bunky.

Sú to inertné molekuly, ktoré sa musia najprv degradovať a transportovať do mitochondrií. Na aktiváciu mastnej kyseliny sa koenzým A prenáša za vzniku acyl-CoA. Najskôr sa ATP rozdelí na pyrofosfát a AMP. AMP sa potom použije na vytvorenie acyl AMP (acyl adenylátu).

Po oddelení AMP môže byť mastná kyselina esterifikovaná koenzýmom A za vzniku acyl-CoA. Potom sa pomocou enzýmu karnitín acyltransferázy I prevedie karnitín na aktivovanú mastnú kyselinu.

Tento komplex je transportovaný do mitochondrií (mitochondriálna matrica) pomocou karnitín-acylkarnitínového transportéra (CACT). Tam sa karnitín znova odštiepi a znova sa prenesie koenzým A. Karnitín sa odvádza z matrice a v mitochondrii je k dispozícii acyl-CoA na skutočnú beta oxidáciu.

Skutočná oxidácia beta sa uskutočňuje v štyroch reakčných krokoch. Klasické oxidačné kroky sa uskutočňujú s párnymi nasýtenými mastnými kyselinami. Ak sa odštiepia nepárne alebo nenasýtené mastné kyseliny, východisková molekula sa musí najskôr pripraviť na beta oxidáciu pomocou ďalších reakcií.

Acyl-CoA párnych nasýtených mastných kyselín sa oxiduje v prvom reakčnom kroku pomocou enzýmu acyl-CoA dehydrogenázy. To vytvára dvojitú väzbu medzi druhým a tretím atómom uhlíka v trans polohe. Okrem toho sa FAD prevádza na FADH2.

Normálne sú dvojité väzby nenasýtených mastných kyselín v polohe cis, ale nasledujúci krok v degradačnej reakcii mastných kyselín sa môže uskutočniť iba s dvojitou väzbou v polohe trans.

V druhom reakčnom kroku enzým enoyl-CoA hydratáza pridá molekulu vody k beta atómu uhlíka za vzniku hydroxylovej skupiny. Tzv. L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenáza potom oxiduje atóm uhlíka beta na ketoskupinu. Vytvorí sa 3-ketoacyl-CoA.

V poslednom reakčnom kroku sa ďalší koenzým A viaže na atóm beta-uhlíka. Acetyl-CoA (aktivovaná kyselina octová) sa oddelí a acyl-CoA, ktorý je o dva atómy uhlíka kratší, zostáva. Táto kratšia zvyšková molekula prechádza v nasledujúcom reakčnom cykle až k ďalšiemu štiepeniu acetyl-CoA.

Proces pokračuje, kým sa celá molekula nerozpadne na aktivovanú kyselinu octovú. Reverzný proces na oxidáciu beta by bol tiež teoreticky možný, ale nenastáva v prírode.

Pre syntézu mastných kyselín existuje odlišný reakčný mechanizmus. V mitochondrii sa acetyl-CoA ďalej rozpadá na oxid uhličitý a vodu alebo v ketónových telách s uvoľňovaním energie. V prípade mastných kyselín s nepárnymi číslami zostáva na konci propionyl-CoA s tromi atómami uhlíka. Táto molekula sa štiepi iným spôsobom.

Keď sa nenasýtené mastné kyseliny štiepia, dvojité väzby sa prevedú z konfigurácie cis na trans pomocou špecifických izomeráz.

Choroby a choroby

Poruchy rozkladu mastných kyselín sú zriedkavé, ale môžu viesť k vážnym zdravotným problémom. Takmer vždy sú to genetické choroby.

Existuje takmer zodpovedajúca génová mutácia pre takmer každý relevantný enzým podieľajúci sa na rozklade mastných kyselín. Napríklad nedostatok enzýmu MCAD vzniká z génovej mutácie, ktorá sa dedí autozomálne recesívnym spôsobom. MCAD je zodpovedný za rozklad mastných kyselín so stredným reťazcom. Medzi príznaky patrí hypoglykémia (nízka hladina cukru v krvi), záchvaty a časté stavy komatózy. Pretože tu mastné kyseliny nemôžu byť použité na výrobu energie, spália sa zvýšené hladiny glukózy. To vedie k hypoglykémii a riziku kómy.

Pretože telu musí byť vždy dodávaná glukóza na výrobu energie, nesmie existovať žiadna dlhodobá abstinencia. V prípade potreby sa musí pri akútnej kríze podať infúzia glukózy vo vysokých dávkach.

Ďalej sú všetky myopatie charakteristické pre poruchy rozpadu mitochondriálnych mastných kyselín. To vedie k svalovej slabosti, poruchám metabolizmu pečene a hypoglykemickým stavom. Až 70 percent postihnutých v priebehu života oslepne.

Závažné choroby sa tiež vyskytujú, keď je narušené odbúravanie nadmerne dlhých mastných kyselín. Tieto mastné kyseliny s veľmi dlhým reťazcom sa nerozkladajú v mitochondriách, ale v peroxizómoch. Tu je enzým ALDP zodpovedný za zavedenie do peroxizómov. Ak je však ALDP defektná, dlhé molekuly mastných kyselín sa akumulujú v cytoplazme, a tak vedú k závažným metabolickým poruchám. Nervové bunky a biela hmota mozgu sú tiež napadnuté. Tento typ poruchy rozkladu mastných kyselín vedie k neurologickým symptómom, ako sú poruchy rovnováhy, necitlivosť, kŕče a nedostatočné nadobličky.