Riebalų rūgščių skaidymas naudojamas energijos gamybai ląstelėse ir vyksta per procesą, vadinamą beta oksidacija. Betaoksiduojant susidaro acetilkoenzimas A, kuris toliau skaidomas iki anglis dioksidas ir vanduo arba grąžinamas atgal į citrinos rūgštis ciklas. Riebalų rūgščių skaidymo sutrikimai gali vadovauti iki sunkių ligų.
Kas yra riebalų rūgščių skaidymas?
Riebalų rūgščių skaidymas naudojamas energijos gamybai ląstelėse ir vyksta per procesą, vadinamą beta oksidacija. Riebalų rūgštys yra suskirstyti į mitochondrijos. Kartu su gliukozė skilimas organizme, riebalų rūgščių skilimas yra svarbus medžiagų apykaitos procesas energijos gamybai ląstelėje. riebalų rūgštys yra suskirstyti į mitochondrijos. Skilimas vyksta per vadinamąją beta oksidaciją. Pavadinimas „beta“ atsirado dėl to, kad oksidacija vyksta trečioje vietoje anglis riebalų rūgšties molekulės atomas (beta anglies atomas). Baigus kiekvieną oksidacijos ciklą, du anglis atomai yra suskaidomi aktyvuotų pavidalu acto rūgštis (acetilo kofermentas A). Kadangi riebalų rūgščiai skaidyti reikia kelių oksidacijos ciklų, procesas anksčiau buvo vadinamas riebalų rūgščių spirale. Acetil-kofermentas toliau skaidomas mitochondrijos į ketoninius kūnus arba anglies dioksidas ir vanduo. Jei jis vėl patenka į citoplazmą iš mitochondrijos, jis vėl tiekiamas į citrinos rūgštis ciklas. Skaidant riebalų rūgštis, pagaminama daugiau energijos nei per gliukozė deginimas.
Funkcija ir užduotis
Riebalų rūgščių skaidymas vyksta keliais reakcijos etapais ir vyksta mitochondrijose. Iš pradžių riebalų rūgštis molekulės yra ląstelės citozolyje. Jie yra inertiški molekulės kurį pirmiausia reikia suaktyvinti ir pernešti į mitochondrijas, kad vyktų degradacija. Norint suaktyvinti riebalų rūgštį, kofermentas A perkeliamas į acil-CoA. Šiame procese ATP pirmiausia suskaidoma į pirofosfatą ir AMP. Tada AMP naudojamas formuojant acil-AMP (aciladenilatą). Nutraukus AMP, riebalų rūgštis galima esterifikuoti kofermentu A, kad susidarytų acil-CoA. Tada fermento karnitino aciltransferazės I pagalba karnitinas perkeliamas į aktyvuotą riebalų rūgštį. Šis kompleksas karnitino-acilkarnitino transporteriu (CACT) pernešamas į mitochondriją (mitochondrijų matricą). Savo ruožtu karnitinas yra suskaidomas ir vėl perduodamas kofermentas A. Karnitinas pašalinamas iš matricos, o acil-CoA yra paruoštas mitochondrijoje tikram beta-oksidavimui. Tikrasis beta oksidavimas vyksta keturiais reakcijos etapais. Klasikiniai oksidacijos etapai vyksta su poriniais sočiaisiais riebalų rūgštys. Kai nelyginiai arba nesočiųjų riebalų rūgštys yra suskaidyti, pirmiausia reikia paruošti pradinę molekulę beta oksidacijai kitomis reakcijomis. Lyginių skaičių sočiųjų riebalų rūgščių acil-CoA rūgštys yra oksiduojamas pirmame reakcijos etape, naudojant fermentą acil-CoA dehidrogenazę. Šiame procese tarp antrosios ir trečiosios anglies atomų susidaro dviguba jungtis trans padėtyje. Be to, FAD paverčiamas FADH2. Paprastai nesočiųjų riebalų dvigubos jungtys rūgštys yra cis padėtyje, tačiau tik esant dvigubam ryšiui trans padėtyje, gali įvykti kitas riebalų rūgščių skaidymo reakcijos etapas. Antrame reakcijos etape fermentas enoil-CoA hidratazė prideda a vanduo molekulę iki beta-anglies atomo, kad susidarytų hidroksilo grupė. Vadinamoji L-3-hidroksiacil-CoA dehidrogenazė tada oksiduoja beta-C atomą į keto grupę. Rezultatas yra 3-ketoacil-CoA. Paskutiniame reakcijos etape papildomas kofermentas A prisijungia prie beta-C atomo. Procese acetil-CoA (aktyvuotas acto rūgštis) atsiskiria ir lieka dviem anglies atomais trumpesnis acil-CoA. Ši trumpesnė liekamoji molekulė patiria kitą reakcijos ciklą, kol atsiras tolesnis acetil-CoA skilimas. Procesas tęsiasi tol, kol visa molekulė suskaidoma į aktyvintą acto rūgštis. Teoriškai taip pat būtų įmanoma atvirkštinis procesas be beta oksidacijos, tačiau gamtoje jis nevyksta. Riebalų rūgščių sintezei yra kitoks reakcijos mechanizmas. Mitochondrijoje acetil-CoA toliau skaidomas iki anglies dioksidas ir vandenį arba į ketoninius kūnus, išskiriant energiją. Nelyginių riebalų rūgščių atveju gale lieka propionil-CoA, turintis tris anglies atomus. Ši molekulė skaidoma kitu keliu. Riebalų rūgštims skaidant nesočiųjų riebalų rūgštis, specifinės izomerazės paverčia dvigubus ryšius iš cis į trans-konfigūracijas.
Ligos ir sutrikimai
Riebalų rūgščių skaidymo sutrikimai, nors ir reti, gali vadovauti rimtai sveikatai problemų. Beveik visada tai yra genetiniai sutrikimai. Beveik kiekvienas svarbus riebalų rūgščių skaidymo fermentas turi atitinkamą genas mutacija. Pavyzdžiui, fermento MCAD trūkumą sukelia a genas mutacija, kuri paveldima autosominiu recesyviniu būdu. MCAD yra atsakingas už vidutinės grandinės riebalų rūgščių skaidymą. Simptomai apima hipoglikemija (žemas kraujas cukrus), priepuoliai ir dažnos komos būsenos. Kadangi riebalų rūgštys negali būti naudojamos energijos gamybai, gliukozė yra deginamas didesniu mastu. Todėl, hipoglikemija ir rizika koma atsirasti. Kadangi energijos gamybai kūnas visada turi būti aprūpintas gliukoze, neturi būti ilgalaikio susilaikymo nuo maisto. Jei reikia,dozė gliukozės infuzija turi būti taikoma esant ūminei krizei. Be to, visoms miopatijoms būdingi mitochondrijų riebalų rūgščių mažėjimo sutrikimai. Dėl to atsiranda raumenų silpnumas, sutrikimai kepenys metabolizmas ir hipoglikeminės būsenos. Iki 70 procentų sergančiųjų apako per savo gyvenimą. Sunkios ligos pasireiškia ir tada, kai sutrinka per ilgų riebalų rūgščių skaidymas. Šios labai ilgos grandinės riebalų rūgštys skaidomos ne mitochondrijose, o peroksisomose. Čia fermentas ALDP yra atsakingas už įterpimą į peroksisomas. Tačiau jei trūksta ALDP, ilgoji riebalų rūgštis molekulės kaupiasi citoplazmoje, o tai sukelia sunkius medžiagų apykaitos sutrikimus. Tai taip pat atakuoja nervines ląsteles ir baltąją medžiagą smegenys. Ši riebalų rūgščių irimo sutrikimo forma sukelia neurologinius simptomus, tokius kaip subalansuoti sutrikimai, tirpimas, traukuliai ir antinksčių hipofunkcija.
