Rasvahappojen hajoaminen

Niistä Rasvahappojen hajoaminen toimii energian tuottamiseksi soluissa ja tapahtuu niin kutsutun beetahapetuksen kautta. Beetahapetuksen aikana muodostuu asetyylikoentsyymi A, joka edelleen hajoaa hiilidioksidiksi ja vedeksi tai syötetään takaisin sitruunahapposykliin. Rasvahappojen hajoamisen häiriöt voivat johtaa vakaviin sairauksiin.

Mikä on rasvahappojen hajoaminen?

Organismin glukoosin hajoamisen lisäksi rasvahappojen hajoaminen on tärkeä aineenvaihduntaprosessi energian tuottamiseksi solussa.

Rasvahapot hajoavat mitokondrioissa. Hajoaminen tapahtuu ns. Beetahapetuksen kautta. Termi "beeta" johtui siitä, että hapetus tapahtuu rasvahappomolekyylin kolmannelle hiiliatomille (beetahiiliatomille).

Hapetusjakson lopussa kaksi hiiliatomia jaetaan aktiivisen etikkahapon muodossa (asetyylikoentsyymi A). Koska rasvahapon hajoaminen vaatii useita hapettumissyklejä, prosessi tunnetaan aiemmin myös rasvahappospiraalina.

Asetyylikoentsyymi hajoaa mitokondrioissa edelleen ketonirunkoiksi tai hiilidioksidiksi ja vedeksi. Kun se pääsee takaisin sytoplasmaan mitokondrion kautta, se syötetään takaisin sitruunahapposykliin.

Rasvahappojen hajoamisessa syntyy enemmän energiaa kuin glukoosin palamisessa.

Toiminto ja tehtävä

Rasvahappojen hajoaminen tapahtuu useissa reaktiovaiheissa ja tapahtuu mitokondrioissa.Ensinnäkin rasvahappomolekyylit sijaitsevat solun sytosolissa.

Ne ovat inerttejä molekyylejä, jotka ensin on aktivoitava hajoamiseksi ja kuljetettava mitokondrioihin. Rasvahapon aktivoimiseksi koentsyymi A siirretään asyyli-CoA: n muodostuessa. ATP jaetaan ensin pyrofosfaatiksi ja AMP: ksi. AMP: tä käytetään sitten asyyli-AMP: n (asyyliadenylaatin) muodostamiseen.

Sen jälkeen kun AMP on jaettu, rasvahappo voidaan esteröidä koentsyymi A: lla asyyli-CoA: n muodostamiseksi. Sitten karnitiini siirretään aktivoituun rasvahappoon karnitiinisyylitransferaasi I -entsyymin avulla.

Tämä kompleksi kuljetetaan mitokondrioon (mitokondriaalimatriisiin) karnitiini-asyylikarnitiini-kuljettajan (CACT) avulla. Siellä karnitiini pilkotaan uudelleen ja koentsyymi A. siirtyy uudelleen.Karnitiini kanavoidaan matriisista ja mitokondrioon on saatavana asyyli-CoA: ta varsinaisen beetahapettumisen aikaansaamiseksi.

Varsinainen beetahapetus tapahtuu neljässä reaktiovaiheessa. Klassiset hapetusvaiheet tapahtuvat parillisten numeroiden tyydyttyneiden rasvahappojen kanssa. Jos parittomat tai tyydyttymättömät rasvahapot hajoavat, lähtömolekyyli on ensin valmistettava beetahapetukseen lisäreaktioiden avulla.

Parillisten numeroitujen tyydyttyneiden rasvahappojen asyyli-CoA hapetetaan ensimmäisessä reaktiovaiheessa asyyli-CoA-dehydrogenaasi-entsyymin avulla. Tämä luo kaksoissidoksen toisen ja kolmannen hiiliatomin välillä trans-asemassa. Lisäksi FAD muunnetaan FADH2: ksi.

Normaalisti tyydyttymättömien rasvahappojen kaksoissidokset ovat cis-asemassa, mutta seuraava vaihe rasvahappojen hajoamisreaktiossa voi tapahtua vain kaksoissidoksen ollessa trans-asemassa.

Toisessa reaktiovaiheessa enoyyli-CoA-hydrataasi-entsyymi lisää vesimolekyylin beetahiiliatomiin hydroksyyliryhmän muodostamiseksi. Niin kutsuttu L-3-hydroksiasyyli-CoA-dehydrogenaasi hapettaa sitten beetahiiliatomin keto-ryhmäksi. Muodostuu 3-ketoasyyli-CoA.

Viimeisessä reaktiovaiheessa ylimääräinen koentsyymi A sitoutuu beeta-hiiliatomiin. Asetyyli-CoA (aktivoitu etikkahappo) jaetaan ja asyyli-CoA, joka on kaksi hiiliatomia lyhyempi, jää jäljelle. Tämä lyhyempi jäännösmolekyyli kulkee seuraavan reaktiosyklin läpi asetyyli-CoA: n edelleen pilkkomiseen.

Prosessi jatkuu, kunnes koko molekyyli hajoaa aktiiviseksi etikkahapoksi. Käänteinen menetelmä beetahapettumiseksi olisi myös teoreettisesti mahdollista, mutta sitä ei tapahdu luonnossa.

Rasvahappojen synteesille on erilainen reaktiomekanismi. Mitokondrionissa asetyyli-CoA hajoaa edelleen hiilidioksidiksi ja vedeksi tai ketonirunkoihin vapauttaen energiaa. Parittomien numeroitujen rasvahappojen tapauksessa propionyyli-CoA, jossa on kolme hiiliatomia, pysyy lopussa. Tämä molekyyli hajoaa eri tavalla.

Kun tyydyttymättömät rasvahapot hajoavat, kaksoissidokset muunnetaan cis-trans-konfiguraatioiksi spesifisillä isomeraaseilla.

Sairaudet ja vaivat

Rasvahappohajoamishäiriöt ovat harvinaisia, mutta voivat johtaa vakaviin terveysongelmiin. Lähes aina nämä ovat geneettisiä sairauksia.

Lähes jokaisella rasvahappojen hajoamisessa mukana olevalla entsyymillä on vastaava geenimutaatio. Esimerkiksi, MCAD-entsyymin puute johtuu geenimutaatiosta, joka peritään autosomaalisesti recessiivisella tavalla. MCAD vastaa keskipitkäketjuisten rasvahappojen hajottamisesta. Oireita ovat hypoglykemia (matala verensokeri), kouristukset ja usein koomiset tilat. Koska rasvahappoja ei voida käyttää energian tuottamiseen täällä, lisääntyneet glukoosipitoisuudet poltetaan. Tämä johtaa hypoglykemiaan ja kooman riskiin.

Koska keholle on aina toimitettava glukoosi energian tuotantoa varten, ei saa olla pitkäaikaista ruokahalua. Tarvittaessa on annettava suuriannoksinen glukoosi-infuusio akuutin kriisin aikana.

Lisäksi kaikki myopatiat ovat ominaisia ​​mitokondrioiden rasvahappojen hajoamishäiriöille. Tämä johtaa lihasheikkouteen, maksa-aineenvaihdunnan häiriöihin ja hypoglykeemisiin tiloihin. Jopa 70 prosenttia kärsineistä menee sokeiksi elämänsä aikana.

Vakavia sairauksia esiintyy myös, kun liian pitkien rasvahappojen hajoaminen on häiriintynyt. Nämä erittäin pitkäketjuiset rasvahapot eivät hajoa mitokondrioissa vaan peroksisomeissa. Tällöin ALDP-entsyymi vastaa lisäyksestä peroksisomeihin. Kuitenkin, kun ALDP on viallinen, pitkät rasvahappomolekyylit kerääntyvät sytoplasmaan ja johtavat siten vakaviin aineenvaihduntahäiriöihin. Myös hermosolut ja aivojen valkosairaus hyökkäävät. Tämäntyyppiset rasvahappojen hajoamishäiriöt johtavat neurologisiin oireisiin, kuten tasapainohäiriöihin, tunnottomuuteen, kouristuksiin ja vajaakuntoisiin lisämunuaisiin.