A zsírsavbontást a sejtek energiatermelésére használják, és az úgynevezett béta-oxidáció útján történik. A béta-oxidáció során acetil-koenzim A keletkezik, amely tovább bomlik szén dioxid és víz vagy visszatáplálják a citromsav ciklus. A zsírsavbontás zavara lehet vezet súlyos betegségekre.
Mi a zsírsavbontás?
A zsírsavbontást a sejtek energiatermelésére használják, és az úgynevezett béta-oxidáció útján történik. Zsírsavak vannak lebontva a mitokondrium. Együtt szőlőcukor lebontása a szervezetben, a zsírsav lebontása fontos anyagcsere folyamat a sejt energiatermelésében. A zsírsavak vannak lebontva a mitokondrium. A lebomlás az úgynevezett béta-oxidáció útján megy végbe. A „béta” név abból ered, hogy az oxidáció a harmadiknál megy végbe szén a zsírsavmolekula atomja (béta-szénatom). Minden oxidációs ciklus végén két szén az atomok aktivált formában szét vannak osztva ecetsav (acetil-koenzim A). Mivel a zsírsav lebomlása több oxidációs ciklust igényel, a folyamatot korábban zsírsavspirálnak hívták. Az acetil-koenzim tovább bomlik a mitokondrium ketontestekhez vagy szén-dioxid és a víz. Ha a mitokondriumból ismét bejut a citoplazmába, akkor visszatáplálódik a citromsav ciklus. A zsírsavbontás során több energia termelődik, mint közben szőlőcukor égő.
Funkció és feladat
A zsírsav lebomlása több reakció lépésben megy végbe, és a mitokondriumokban zajlik le. Kezdetben a zsírsav molekulák a sejt citoszoljában helyezkednek el. Inertek molekulák amelyet először le kell aktiválni és be kell szállítani a mitokondriumba a lebomlás bekövetkezése érdekében. A zsírsav aktiválásához az A koenzimet acil-CoA -vá alakítják. Ebben a folyamatban az ATP-t először pirofoszfátra és AMP-re hasítják. Az AMP-t ezután acil-AMP (acil-adenilát) képződésére használják. Az AMP lehasítása után a zsírsavat észterezhetjük az A koenzimmel, hogy acil-CoA képződjön. Ezután a karnitin-aciltranszferáz I enzim segítségével a karnitin átkerül az aktivált zsírsavba. Ezt a komplexet a karnitin-acilkarnitin transzporter (CACT) szállítja egy mitokondriumba (mitokondriális mátrix). Ott viszont a karnitin lehasad, és az A koenzim újra átkerül. A karnitin kikerül a mátrixból, és az acil-CoA készen áll a mitokondriumban a tényleges béta-oxidációra. A tényleges béta-oxidáció négy reakció lépésben megy végbe. A klasszikus oxidációs lépések páros telítettség mellett következnek be zsírsavak. Ha páratlan vagy telítetlen zsír savak lebomlanak, a kiindulási molekulát először további reakciókkal kell előkészíteni a béta-oxidációra. Páros számú telített zsírsav acil-CoA-ja savak az első reakció lépésben az acil-CoA dehidrogenáz enzim segítségével oxidálódik. Ebben a folyamatban kettős kötés jön létre a transz helyzetben lévő második és harmadik szénatom között. Ezenkívül a FAD átalakul FADH2-vé. Normális esetben a telítetlen zsírsavak kettős kötései savak cisz helyzetben vannak, de csak transz-helyzetben lévő kettős kötéssel lehet a zsírsav lebontásának következő reakciólépése. A második reakció lépésben az enoil-CoA hidratáz enzim hozzáad a víz molekula a béta-szénatomig hidroxilcsoportot képezve. Az úgynevezett L-3-hidroxi-acil-CoA dehidrogenáz ezután a béta-C atomot ketocsoportokká oxidálja. Az eredmény 3-ketoacil-CoA. Az utolsó reakció lépésben további A koenzim kötődik a béta-C atomhoz. A folyamat során acetil-CoA (aktivált ecetsav) szétválik, és két szénatommal rövidebb acil-CoA marad. Ez a rövidebb maradék molekula a következő reakciócikluson megy keresztül, amíg további acetil-CoA hasítás nem történik. A folyamat addig folytatódik, amíg a teljes molekula aktiválásra nem bomlik ecetsav. A béta-oxidációval fordított folyamat elméletileg is lehetséges lenne, de a természetben nem fordul elő. A zsírsavszintézishez más a reakciómechanizmus. A mitokondriumban az acetil-CoA tovább bomlik szén-dioxid és a víz vagy a ketontestekhez energia felszabadulásával. Páratlan számú zsírsavak esetén a végén három szénatomos propionil-CoA marad. Ezt a molekulát egy másik útvonalon bontják le. A telítetlen zsírsavak zsírsavbontása során a specifikus izomerázok átalakítják a kettős kötéseket a cisz-ből transz-konfigurációkká.
Betegségek és rendellenességek
A zsírsav lebontásának rendellenességei, bár ritkák, mégis vezet komolyan Egészség problémák. Szinte mindig ezek genetikai rendellenességek. A zsírsavbontás szinte minden releváns enzimének megvan a megfelelője gén mutáció. Például az MCAD enzim hiányát a gén mutáció, amely autoszomális recesszív módon öröklődik. Az MCAD felelős a közepes láncú zsírsavak lebontásáért. A tünetek közé tartozik hipoglikémia (alacsony vér cukor), rohamok és gyakori kómás állapotok. Mivel a zsírsavakat nem lehet energiatermelésre használni, szőlőcukor nagyobb mértékben elégetik. Ebből kifolyólag, hipoglikémia és annak kockázata eszik előfordul. Mivel az energiatermeléshez a testet mindig glükózzal kell ellátni, nem szabad hosszú távon tartózkodni az ételtől. Ha szükséges, egy magasadag glükóz infúziót kell alkalmazni akut válság esetén. Ezenkívül az összes myopathiát mitokondriális zsírsav-kimerülési rendellenességek jellemzik. Ez izomgyengeséget, zavart eredményez máj anyagcsere és hipoglikémiás állapotok. A szenvedők akár 70 százaléka is megvakul élete során. Súlyos betegségek akkor is előfordulnak, ha a túl hosszú zsírsavak lebomlása zavart okoz. Ezek a nagyon hosszú láncú zsírsavak nem a mitokondriumokban, hanem a peroxiszómákban bomlanak le. Itt az ALDP enzim felelős a peroxiszómákba történő beillesztésért. Ha azonban az ALDP hibás, akkor a hosszú zsírsav molekulák felhalmozódnak a citoplazmában, ami súlyos anyagcserezavarokhoz vezet. Ez megtámadja az idegsejteket és a fehér anyagot is agy. A zsírsavbontási rendellenességnek ez a formája neurológiai tünetekhez vezet, mint pl egyensúly rendellenességek, zsibbadás, görcsök és mellékvese hipofunkció.
