Av Nedbryting av fettsyre tjener til å generere energi i cellene og skjer via det som er kjent som beta-oksidasjon. I løpet av beta-oksidasjon dannes acetyl-koenzym A, som videre brytes ned til karbondioksid og vann eller føres tilbake til sitronsyresyklusen. Forstyrrelser i nedbrytningen av fettsyrer kan føre til alvorlige sykdommer.
Hva er nedbrytning av fettsyre?
Foruten nedbrytning av glukose i organismen, er nedbrytning av fettsyrer en viktig metabolsk prosess for å generere energi i cellen.
Fettsyrene brytes ned i mitokondriene. Nedbrytningen skjer via den såkalte beta-oksidasjonen. Begrepet "beta" stammer fra det faktum at oksidasjonen finner sted på det tredje karbonatom (beta-karbonatom) i fettsyremolekylet.
$config[ads_text1] not found
På slutten av en oksidasjonssyklus blir to karbonatomer delt i form av aktivert eddiksyre (acetyl-koenzym A). Siden nedbrytningen av en fettsyre krever flere oksidasjonssykluser, var prosessen tidligere også kjent som fettsyrespiralen.
Acetylkoenzym brytes videre ned i mitokondriene til ketonlegemer eller karbondioksid og vann. Når den kommer tilbake i cytoplasma fra mitokondrion, føres den tilbake til sitronsyresyklusen.
Mer energi produseres i nedbrytningen av fettsyrer enn i forbrenningen av glukose.
Funksjon & oppgave
Nedbrytningen av fettsyrer foregår i flere reaksjonstrinn og foregår i mitokondriene. Først av alt er fettsyremolekylene lokalisert i cytosolen til cellen.
De er inerte molekyler som først må aktiveres for nedbrytning og transporteres inn i mitokondriene. For å aktivere fettsyren overføres koenzym A med dannelse av acyl-CoA. Først blir ATP delt opp i pyrofosfat og AMP. AMP brukes deretter til å danne acyl AMP (acyladenylat).
$config[ads_text2] not foundEtter at AMP er blitt delt ut, kan fettsyren forestres med koenzym A for å danne acyl-CoA. Deretter overføres karnitin ved hjelp av enzymet karnitin acyltransferase I til den aktiverte fettsyren.
Dette komplekset blir transportert inn i en mitokondrion (mitokondriell matrise) av karnitin-acylcarnitin-transportøren (CACT). Der blir karnitin delt opp igjen og koenzym A. blir overført igjen. Karnitinet kanaliseres ut av matrisen og acyl-CoA er tilgjengelig i mitokondrion for den faktiske beta-oksidasjonen.
Selve beta-oksidasjonen finner sted i fire reaksjonstrinn. De klassiske oksidasjonstrinnene foregår med jevn nummererte mettede fettsyrer. Hvis oddetallige eller umettede fettsyrer brytes ned, må startmolekylet først forberedes for beta-oksidasjon gjennom ytterligere reaksjoner.
Acyl-CoA av jevn nummererte mettede fettsyrer oksyderes i et første reaksjonstrinn ved hjelp av enzymet acyl-CoA-dehydrogenase. Dette skaper en dobbeltbinding mellom det andre og tredje karbonatom i trans-posisjonen. I tillegg blir FAD konvertert til FADH2.
Normalt er dobbeltbindingene av umettede fettsyrer i cis-stilling, men neste trinn i fettsyrdegraderingsreaksjonen kan bare finne sted med en dobbeltbinding i trans-posisjonen.
$config[ads_text3] not foundI et andre reaksjonstrinn tilfører enzymet enoyl-CoA-hydratase et vannmolekyl til beta-karbonatomet for å danne en hydroksylgruppe. Den såkalte L-3-hydroksyacyl-CoA-dehydrogenase oksiderer deretter beta-karbonatomet til en ketogruppe. 3-Ketoacyl-CoA dannes.
I det siste reaksjonstrinnet binder ytterligere koenzym A til beta-karbonatomet. Acetyl-CoA (aktivert eddiksyre) deles av og en acyl-CoA som er to karbonatomer kortere. Dette kortere restmolekylet går gjennom neste reaksjonssyklus opp til en ytterligere spaltning av acetyl-CoA.
Prosessen fortsetter til hele molekylet blir brutt ned til aktivert eddiksyre. Den omvendte prosessen til beta-oksidasjon vil også være teoretisk mulig, men finner ikke sted i naturen.
Det er en annen reaksjonsmekanisme for fettsyresyntese. I mitokondrion brytes acetyl-CoA videre ned i karbondioksid og vann eller i ketonlegemer med frigjøring av energi. Når det gjelder odde-nummererte fettsyrer, er propionyl-CoA med tre karbonatomer til slutt igjen. Dette molekylet brytes ned på en annen måte.
Når umettede fettsyrer brytes ned, konverteres dobbeltbindingene fra cis til trans-konfigurasjoner av spesifikke isomeraser.
Sykdommer og plager
Forstyrrelser i nedbrytning av fettsyrer er sjeldne, men kan føre til alvorlige helseproblemer. Nesten alltid er dette genetiske sykdommer.
Det er en tilsvarende genmutasjon for nesten hvert relevant enzym som er involvert i nedbrytningen av fettsyrer. For eksempel oppstår en mangel i MCAD-enzymet av en genmutasjon som er arvet på en autosomal resessiv måte. MCAD er ansvarlig for å bryte ned fettsyrer med middels kjede. Symptomer inkluderer hypoglykemi (lavt blodsukker), anfall og hyppige komatose. Siden fettsyrene ikke kan brukes til å generere energi her, forbrennes økte nivåer av glukose. Dette fører til hypoglykemi og risikoen for koma.
$config[ads_text4] not foundSiden kroppen alltid må tilføres glukose for energiproduksjon, må det ikke være langsiktig matavhold. Om nødvendig må en høy dose glukoseinfusjon gis i en akutt krise.
Videre er alle myopatier karakteristiske for forstyrrelser i mitokondriell fettsyre. Dette fører til muskelsvakhet, forstyrrelser i levermetabolismen og hypoglykemiske forhold. Opptil 70 prosent av de berørte blir blind i løpet av livet.
Alvorlige sykdommer forekommer også når nedbrytningen av altfor lange fettsyrer forstyrres. Disse veldig langkjedede fettsyrene brytes ikke ned i mitokondriene, men i peroksisomene. Her er enzymet ALDP ansvarlig for innføring i peroksisomene. Men når ALDP er mangelfull, akkumuleres de lange fettsyremolekylene i cytoplasmaet og fører dermed til alvorlige metabolske forstyrrelser. Nervecellene og den hvite substansen i hjernen blir også angrepet. Denne typen nedbrytningsforstyrrelser i fettsyrer fører til nevrologiske symptomer som balanseforstyrrelser, nummenhet, kramper og underaktive binyrene.
