Nedbrytning av fettsyre brukes til å produsere energi i celler og skjer gjennom en prosess som kalles beta-oksidasjon. Beta-oksidasjon produserer acetyl-koenzym A, som videre brytes ned til karbon dioksid og Vann eller mates tilbake i sitronsyre syklus. Forstyrrelser i nedbrytning av fettsyrer kan føre til alvorlige sykdommer.
Hva er nedbrytning av fettsyrer?
Nedbrytning av fettsyre brukes til å produsere energi i celler og skjer gjennom en prosess som kalles beta-oksidasjon. Fettsyrer er brutt ned i mitokondrier. Sammen med glukose nedbrytning i organismen, nedbrytning av fettsyrer er en viktig metabolsk prosess for energiproduksjon i cellen. De fettsyrer er brutt ned i mitokondrier. Nedbrytningen skjer via den såkalte beta-oksidasjonen. Navnet "beta" stammer fra det faktum at oksidasjon finner sted på det tredje karbon atom (beta karbonatom) av fettsyremolekylet. Ved fullføringen av hver oksidasjonssyklus, to karbon atomer er delt av i form av aktivert eddiksyre (acetylkoenzym A). Siden nedbrytningen av en fettsyre krever flere oksidasjonssykluser, pleide prosessen å bli kalt en fettsyrespiral. Acetyl-koenzym brytes videre ned i mitokondrier til ketonlegemer eller karbondioksid og Vann. Hvis den kommer inn i cytoplasmaet fra mitokondrionen, blir den matet tilbake i sitronsyre syklus. Det produseres mer energi under nedbryting av fettsyrer enn under glukose brenning.
Funksjon og oppgave
Fettsyre nedbrytning skjer gjennom flere reaksjonstrinn og finner sted i mitokondrier. I utgangspunktet fettsyren molekyler er plassert i cellens cytosol. De er inerte molekyler som først må aktiveres og transporteres inn i mitokondriene for at nedbrytning skal skje. For å aktivere fettsyren overføres koenzym A til dannelse av acyl-CoA. I denne prosessen spaltes ATP først i pyrofosfat og AMP. AMP brukes deretter til å danne acyl-AMP (acyladenylat). Etter at AMP er spaltet, kan fettsyren forestres med koenzym A for å danne acyl-CoA. Deretter overføres karnitin til den aktiverte fettsyren ved hjelp av enzymet karnitinacyltransferase I. Dette komplekset transporteres av karnitin-acylkarnitintransportøren (CACT) inn i en mitokondrion (mitokondrie-matrise). Der spaltes i sin tur karnitin og koenzym A overføres igjen. Karnitinet blir sendt ut av matrisen, og acyl-CoA er klar i mitokondrionen for den faktiske beta-oksidasjonen. Den faktiske beta-oksidasjonen finner sted i fire reaksjonstrinn. De klassiske oksidasjonstrinnene forekommer med mettet partall fettsyrer. Når oddetallsnummer eller umettet fett syrer brytes ned, må startmolekylet først forberedes for beta-oksidasjon ved ytterligere reaksjoner. Acyl-CoA av jevnt nummerert mettet fett syrer oksyderes i et første reaksjonstrinn ved hjelp av enzymet acyl-CoA dehydrogenase. I denne prosessen dannes en dobbeltbinding mellom det andre og det tredje karbonatomet i transposisjonen. I tillegg blir FAD konvertert til FADH2. Normalt dobbeltbindes i umettet fett syrer er i cis-stilling, men bare med en dobbeltbinding i trans-posisjon kan neste reaksjonstrinn med nedbrytning av fettsyre finne sted. I et andre reaksjonstrinn tilfører enzymet enoyl-CoA hydratase a Vann molekyl til beta-karbonatomet for å danne en hydroksylgruppe. Den såkalte L-3-hydroksyacyl-CoA dehydrogenase oksyderer deretter beta-C-atomet til en ketogruppe. Resultatet er 3-ketoacyl-CoA. I det siste reaksjonstrinnet binder ytterligere koenzym A til beta-C-atomet. I prosessen ble acetyl-CoA (aktivert eddiksyresplittes av og det gjenstår en acyl-CoA kortere med to karbonatomer. Dette kortere restmolekylet gjennomgår neste reaksjonssyklus til ytterligere acetyl-CoA-spaltning skjer. Prosessen fortsetter til hele molekylet brytes ned til aktivert eddiksyre. Den omvendte prosessen til beta-oksidasjon ville også være teoretisk mulig, men forekommer ikke i naturen. For fettsyresyntese er det en annen reaksjonsmekanisme. I mitokondrionen blir acetyl-CoA ytterligere nedbrutt til karbondioksid og vann eller til ketonlegemer med frigjøring av energi. Når det gjelder oddetallsfettsyrer, forblir propionyl-CoA med tre karbonatomer på slutten. Dette molekylet blir nedbrutt via en annen vei. Under fettsyrenedbrytning av umettede fettsyrer konverterer spesifikke isomeraser dobbeltbindinger fra cis til transkonfigurasjoner.
Sykdommer og lidelser
Forstyrrelser i nedbrytning av fettsyrer, selv om de er sjeldne, kan føre til seriøs Helse problemer. Nesten alltid er dette genetiske lidelser. Nesten ethvert relevant enzym av nedbrytning av fettsyrer har et tilsvarende gen mutasjon. For eksempel er en mangel på enzymet MCAD forårsaket av en gen mutasjon som arves på en autosomal recessiv måte. MCAD er ansvarlig for nedbrytningen av mellomstore fettsyrer. Symptomer inkluderer hypoglykemi (lav blod sukker), anfall og hyppige comatose-stater. Siden fettsyrene ikke kan brukes til energiproduksjon, glukose blir brent i større grad. Derfor, hypoglykemi og risikoen for koma skje. Siden kroppen alltid må forsynes med glukose for energiproduksjon, må det ikke være langvarig avholdenhet fra maten. Hvis nødvendig,dose glukoseinfusjon må brukes i en akutt krise. Videre er alle myopatier preget av forstyrrelser av utarmning av mitokondrie fettsyrer. Dette resulterer i muskelsvakhet, forstyrrelser i leveren metabolisme og hypoglykemiske tilstander. Opptil 70 prosent av de som lider blir blinde i løpet av livet. Alvorlige sykdommer oppstår også når nedbrytningen av overlange fettsyrer forstyrres. Disse veldig langkjedede fettsyrene brytes ikke ned i mitokondriene, men i peroksisomene. Her er enzymet ALDP ansvarlig for innføring i peroksisomene. Imidlertid, hvis ALDP er defekt, den lange fettsyren molekyler akkumuleres i cytoplasmaet, noe som fører til alvorlige metabolske forstyrrelser. Dette angriper også nervecellene og det hvite stoffet i hjerne. Denne formen for forstyrrelse av fettsyre fører til nevrologiske symptomer som balansere forstyrrelser, nummenhet, kramper og binyrefunksjon.
