Κατανομή λιπαρών οξέων

Απο Κατανομή λιπαρών οξέων χρησιμεύει για την παραγωγή ενέργειας στα κύτταρα και λαμβάνει χώρα μέσω αυτού που είναι γνωστό ως βήτα οξείδωση. Κατά τη διάρκεια της βήτα οξείδωσης, σχηματίζεται το ακετύλιο-συνένζυμο Α, το οποίο διασπάται περαιτέρω σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό ή τροφοδοτείται ξανά στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Οι διαταραχές στην κατανομή των λιπαρών οξέων μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρές ασθένειες.

Τι είναι η κατανομή λιπαρών οξέων;

Εκτός από τη διάσπαση της γλυκόζης στον οργανισμό, η διάσπαση των λιπαρών οξέων είναι μια σημαντική μεταβολική διαδικασία για την παραγωγή ενέργειας στο κύτταρο.

Τα λιπαρά οξέα διασπώνται στα μιτοχόνδρια. Η υποβάθμιση πραγματοποιείται μέσω της λεγόμενης βήτα οξείδωσης. Ο όρος «βήτα» προήλθε από το γεγονός ότι η οξείδωση λαμβάνει χώρα στο τρίτο άτομο άνθρακα (άτομο άνθρακα βήτα) του μορίου λιπαρού οξέος.

Στο τέλος ενός κύκλου οξείδωσης, δύο άτομα άνθρακα διαχωρίζονται με τη μορφή ενεργοποιημένου οξικού οξέος (ακετυλο-συνένζυμο Α). Δεδομένου ότι η διάσπαση ενός λιπαρού οξέος απαιτεί αρκετούς κύκλους οξείδωσης, η διαδικασία ήταν παλαιότερα επίσης γνωστή ως σπιράλ λιπαρού οξέος.

Το συνένζυμο ακετυλίου διασπάται περαιτέρω στα μιτοχόνδρια σε σώματα κετόνης ή διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Όταν επιστρέφει στο κυτταρόπλασμα από το μιτοχόνδριο, τροφοδοτείται ξανά στον κύκλο του κιτρικού οξέος.

Περισσότερη ενέργεια παράγεται στην ανάλυση των λιπαρών οξέων παρά στην καύση της γλυκόζης.

Λειτουργία & εργασία

Η διάσπαση των λιπαρών οξέων λαμβάνει χώρα σε διάφορα στάδια αντίδρασης και λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια. Πρώτα απ 'όλα, τα μόρια λιπαρών οξέων βρίσκονται στο κυτοσόλιο του κυττάρου.

Είναι αδρανή μόρια που πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθούν για αποικοδόμηση και να μεταφερθούν στα μιτοχόνδρια. Για να ενεργοποιηθεί το λιπαρό οξύ, το συνένζυμο Α μεταφέρεται με το σχηματισμό ακυλο-CoA. Πρώτον, το ATP χωρίζεται σε πυροφωσφορικό και AMP. Το ΑΜΡ στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να σχηματίσει ακυλ ΑΜΡ (ακυλ αδενυλικό).

Αφού διαχωριστεί το AMP, το λιπαρό οξύ μπορεί να εστεροποιηθεί με συνένζυμο Α για να σχηματίσει ακυλ-ΟοΑ. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια του ενζύμου καρνιτίνη ακυλτρανσφεράση Ι, η καρνιτίνη μεταφέρεται στο ενεργοποιημένο λιπαρό οξύ.

Αυτό το σύμπλοκο μεταφέρεται σε μιτοχόνδριο (μιτοχονδριακή μήτρα) από τον μεταφορέα καρνιτίνης-ακυλκαρνιτίνης (CACT). Εκεί, η καρνιτίνη διαχωρίζεται ξανά και το συνένζυμο Α μεταφέρεται ξανά. Η καρνιτίνη διοχετεύεται έξω από τη μήτρα και το ακυλ-CoA είναι διαθέσιμο στο μιτοχόνδριο για την πραγματική βήτα οξείδωση.

Η πραγματική βήτα οξείδωση λαμβάνει χώρα σε τέσσερα στάδια αντίδρασης. Τα κλασικά βήματα οξείδωσης λαμβάνουν χώρα με κορεσμένα λιπαρά οξέα με ζυγό αριθμό. Εάν διασπάται μονός αριθμός ή ακόρεστα λιπαρά οξέα, το αρχικό μόριο πρέπει πρώτα να παρασκευαστεί για βήτα οξείδωση μέσω περαιτέρω αντιδράσεων.

Το ακυλ-ΟοΑ των ομοιόμορφων κορεσμένων λιπαρών οξέων οξειδώνεται σε ένα πρώτο στάδιο αντίδρασης με τη βοήθεια του ενζύμου αφυδρογονάσης ακυλ-ΟοΑ. Αυτό δημιουργεί έναν διπλό δεσμό μεταξύ του δεύτερου και του τρίτου ατόμου άνθρακα στη θέση trans. Επιπλέον, το FAD μετατρέπεται σε FADH2.

Κανονικά, οι διπλοί δεσμοί ακόρεστων λιπαρών οξέων βρίσκονται στη θέση cis, αλλά το επόμενο βήμα στην αντίδραση αποικοδόμησης λιπαρών οξέων μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με διπλό δεσμό στη θέση trans.

Σε ένα δεύτερο στάδιο αντίδρασης, το ένζυμο ενυϋλο-CoA υδρατάση προσθέτει ένα μόριο νερού στο άτομο βήτα άνθρακα για να σχηματίσει μια ομάδα υδροξυλίου. Η επονομαζόμενη αφυδρογονάση L-3-υδροξυακυλ-ΟοΑ οξειδώνει το άτομο βήτα άνθρακα σε μια κετο ομάδα. Σχηματίζεται το 3-Ketoacyl-CoA.

Στο τελευταίο βήμα αντίδρασης, το πρόσθετο συνένζυμο Α συνδέεται με το άτομο β-άνθρακα. Το ακετυλο-ΟοΑ (ενεργοποιημένο οξικό οξύ) διαχωρίζεται και ένα ακυλ-ΟοΑ που είναι δύο άτομα άνθρακα παραμένει μικρότερο. Αυτό το βραχύτερο υπολειμματικό μόριο περνά από τον επόμενο κύκλο αντίδρασης μέχρι την περαιτέρω διάσπαση του ακετυλο-ΟοΑ.

Η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου ολόκληρο το μόριο διασπάται σε ενεργοποιημένο οξικό οξύ. Η αντίστροφη διαδικασία σε βήτα οξείδωση θα ήταν επίσης θεωρητικά δυνατή, αλλά δεν λαμβάνει χώρα στη φύση.

Υπάρχει ένας διαφορετικός μηχανισμός αντίδρασης για τη σύνθεση λιπαρών οξέων. Στο μιτοχόνδριο, το ακετυλο-ΟοΑ διασπάται περαιτέρω σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό ή σε κετόνια σώματα με την απελευθέρωση ενέργειας. Στην περίπτωση λιπαρών οξέων με περίεργο αριθμό, το προπιονύλιο-CoA με τρία άτομα άνθρακα παραμένει στο τέλος. Αυτό το μόριο διασπάται με διαφορετικό τρόπο.

Όταν τα ακόρεστα λιπαρά οξέα διασπώνται, οι διπλοί δεσμοί μετατρέπονται από cis σε trans διαμορφώσεις με συγκεκριμένες ισομεράσες.

Ασθένειες και παθήσεις

Οι διαταραχές διάσπασης λιπαρών οξέων είναι σπάνιες, αλλά μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρά προβλήματα υγείας. Σχεδόν πάντα, αυτές είναι γενετικές ασθένειες.

Υπάρχει μια αντίστοιχη γονιδιακή μετάλλαξη για σχεδόν κάθε σχετικό ένζυμο που εμπλέκεται στη διάσπαση των λιπαρών οξέων. Για παράδειγμα, μια ανεπάρκεια στο ένζυμο MCAD προκύπτει από μια γονιδιακή μετάλλαξη που κληρονομείται με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τρόπο. Το MCAD είναι υπεύθυνο για τη διάσπαση λιπαρών οξέων μεσαίας αλυσίδας. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν υπογλυκαιμία (χαμηλό σάκχαρο στο αίμα), επιληπτικές κρίσεις και συχνές παθήσεις σε κώμα. Επειδή τα λιπαρά οξέα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας εδώ, καίγονται αυξημένα επίπεδα γλυκόζης. Αυτό οδηγεί σε υπογλυκαιμία και τον κίνδυνο κώματος.

Δεδομένου ότι το σώμα πρέπει πάντα να εφοδιάζεται με γλυκόζη για παραγωγή ενέργειας, δεν πρέπει να υπάρχει μακροχρόνια αποχή τροφής. Εάν είναι απαραίτητο, πρέπει να χορηγείται έγχυση γλυκόζης υψηλής δόσης σε οξεία κρίση.

Επιπλέον, όλες οι μυοπάθειες είναι χαρακτηριστικές των διαταραχών διάσπασης των μιτοχονδριακών λιπαρών οξέων. Αυτό οδηγεί σε μυϊκή αδυναμία, διαταραχές του μεταβολισμού του ήπατος και υπογλυκαιμικές καταστάσεις. Μέχρι το 70 τοις εκατό αυτών που πλήττονται τυφλώνουν κατά τη διάρκεια της ζωής τους.

Σοβαρές ασθένειες εμφανίζονται επίσης όταν διαταράσσεται η διάσπαση των υπερβολικά μεγάλων λιπαρών οξέων. Αυτά τα λιπαρά οξέα πολύ μακράς αλυσίδας δεν διασπώνται στα μιτοχόνδρια αλλά στα υπεροξυσώματα. Εδώ το ένζυμο ALDP είναι υπεύθυνο για την εισαγωγή στα υπεροξυσώματα. Ωστόσο, όταν το ALDP είναι ελαττωματικό, τα μακρά μόρια λιπαρών οξέων συσσωρεύονται στο κυτόπλασμα και έτσι οδηγούν σε σοβαρές μεταβολικές διαταραχές. Τα νευρικά κύτταρα και η λευκή ύλη του εγκεφάλου δέχονται επίθεση. Αυτός ο τύπος διαταραχής της διάσπασης των λιπαρών οξέων οδηγεί σε νευρολογικά συμπτώματα όπως διαταραχές ισορροπίας, μούδιασμα, κράμπες και αδρανείς επινεφρίδια.