Defalcarea acizilor grași

Dintre Defalcarea acizilor grași servește la generarea de energie în celule și are loc prin ceea ce este cunoscut sub denumirea de oxidare beta. În cursul oxidării beta, se formează acetil-coenzima A, care este în continuare descompusă în dioxid de carbon și apă sau alimentată din nou în ciclul acidului citric. Tulburările de descompunere a acizilor grași pot duce la boli grave.

Ce este defalcarea acidului gras?

Pe lângă descompunerea glucozei în organism, descompunerea acizilor grași este un proces metabolic important pentru generarea de energie în celulă.

Acizii grași se descompun în mitocondrii. Degradarea are loc prin așa-numita oxidare beta. Termenul "beta" provine de la faptul că oxidarea are loc pe al treilea atom de carbon (beta atom de carbon) al moleculei de acizi grași.

La sfârșitul unui ciclu de oxidare, doi atomi de carbon sunt împărțiți sub formă de acid acetic activat (acetil-coenzima A). Deoarece descompunerea unui acid gras necesită mai multe cicluri de oxidare, procesul a fost cunoscut anterior și sub denumirea de spirală a acidului gras.

Coenzima acetilică se descompun în continuare în mitocondrii în corpuri cetonice sau dioxid de carbon și apă. Când se întoarce în citoplasmă din mitocondrie, acesta este readus în ciclul acidului citric.

Se produce mai multă energie în descompunerea acizilor grași decât în ​​arderea glucozei.

Funcție și sarcină

Distrugerea acizilor grași are loc în mai multe etape de reacție și are loc în mitocondrii. În primul rând, moleculele de acizi grași sunt în citosolul celulei.

Sunt molecule inerte care trebuie mai întâi activate pentru degradare și transportate în mitocondrie. Pentru a activa acidul gras, coenzima A este transferată cu formarea de acil-CoA. În primul rând, ATP este împărțit în pirofosfat și AMP. AMP este apoi utilizat pentru formarea acil AMP (acil adenilat).

După ce AMP a fost împărțit, acidul gras poate fi esterificat cu coenzima A pentru a forma acil-CoA. Apoi, cu ajutorul enzimei carnitină aciltransferază I, carnitina este transferată în acidul gras activat.

Acest complex este transportat într-un mitocondriu (matrice mitocondrială) de către transportorul carnitină-acilcarnitină (CACT). Acolo, carnitina este împărțită din nou și coenzima A este transferată din nou. Carnitina este canalizată din matrice și acil-CoA este disponibilă în mitocondriune pentru oxidarea beta reală.

Oxidarea beta reală are loc în patru etape de reacție. Etapele clasice de oxidare au loc cu acizi grași saturați cu un număr egal. Dacă acizii grași cu numere impare sau nesaturați sunt descompuse, molecula de început trebuie pregătită mai întâi pentru oxidarea beta prin reacții suplimentare.

Acil-CoA a acizilor grași saturați cu un număr egal este oxidat într-o primă etapă de reacție cu ajutorul enzimei acil-CoA dehidrogenază. Aceasta creează o dublă legătură între al doilea și al treilea atom de carbon în poziția trans. În plus, FAD este convertit în FADH2.

În mod normal, legăturile duble ale acizilor grași nesaturați sunt în poziția cis, dar următorul pas în reacția de degradare a acidului gras poate avea loc doar cu o dublă legătură în poziția trans.

Într-o a doua etapă de reacție, enzima enoil-CoA hidratază adaugă o moleculă de apă la atomul de carbon beta pentru a forma o grupare hidroxil. Așa-numita L-3-hidroxiacil-CoA dehidrogenază oxidează apoi atomul de carbon beta la o grupare ceto. Se formează 3-cetoacil-CoA.

În ultima etapă de reacție, coenzima A suplimentară se leagă de atomul beta-carbon. Acetil-CoA (acid acetic activat) este împărțit și rămâne mai scurt un acil-CoA care este cu doi atomi de carbon. Această moleculă reziduală mai scurtă trece prin următorul ciclu de reacție până la o clivare suplimentară a acetil-CoA.

Procesul continuă până când întreaga moleculă este descompusă în acid acetic activat. Procesul invers pentru oxidarea beta ar fi, de asemenea, teoretic posibil, dar nu are loc în natură.

Există un mecanism diferit de reacție pentru sinteza acizilor grași. În mitocondriune, acetil-CoA se descompun în continuare în dioxid de carbon și apă sau în corpuri cetonice odată cu eliberarea de energie. În cazul acizilor grași cu numere impare, propionil-CoA cu trei atomi de carbon rămâne la final. Această moleculă este descompusă într-un mod diferit.

Atunci când acizii grași nesaturați sunt descompuse, legăturile duble sunt convertite din cis în configurații trans prin izomeraze specifice.

Boli și afecțiuni

Tulburările de descompunere a acizilor grași sunt rare, dar pot duce la probleme grave de sănătate. Aproape întotdeauna, acestea sunt boli genetice.

Există o mutație genică corespunzătoare pentru aproape fiecare enzimă relevantă implicată în descompunerea acizilor grași. De exemplu, o deficiență a enzimei MCAD apare dintr-o mutație a genelor care este moștenită într-o manieră recesivă autosomală. MCAD este responsabil pentru descompunerea acizilor grași cu lanț mediu. Printre simptome se numără hipoglicemie (nivel scăzut de zahăr din sânge), convulsii și afecțiuni comatoase frecvente. Deoarece acizii grași nu pot fi folosiți aici pentru a genera energie, nivelurile crescute de glucoză sunt arse. Aceasta duce la hipoglicemie și la riscul de comă.

Deoarece organismul trebuie să fie întotdeauna alimentat cu glucoză pentru producerea de energie, nu trebuie să existe abstinență alimentară pe termen lung. Dacă este necesar, trebuie administrată o perfuzie cu doză mare de glucoză în criză acută.

Mai mult, toate miopatiile sunt caracteristice tulburărilor de descompunere a acidului gras mitocondrial. Aceasta duce la slăbiciune musculară, tulburări ale metabolismului hepatic și afecțiuni hipoglicemice. Până la 70 la sută dintre cei afectați rămân orbi pe parcursul vieții.

Bolile grave apar și atunci când perturbarea acizilor grași excesiv de lungi este perturbată. Acești acizi grași cu catenă lungă nu sunt defalcați în mitocondrii, ci în peroxizomi. Aici enzima ALDP este responsabilă de introducerea în peroxizomi. Cu toate acestea, când ALDP este defect, moleculele de acizi grași lungi se acumulează în citoplasmă și duc astfel la tulburări metabolice severe. Celulele nervoase și materia albă a creierului sunt de asemenea atacate. Acest tip de tulburare a acizilor grași duce la simptome neurologice, cum ar fi tulburări de echilibru, amorțeală, crampe și glande suprarenale nederactive.