การสลายกรดไขมัน

ของ การสลายกรดไขมัน ทำหน้าที่สร้างพลังงานในเซลล์และเกิดขึ้นผ่านสิ่งที่เรียกว่าเบต้าออกซิเดชั่น ในระหว่างการออกซิเดชั่นของเบต้าอะซิทิล - โคเอนไซม์เอจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจะถูกแยกย่อยออกเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำหรือป้อนกลับเข้าสู่วัฏจักรกรดซิตริก การรบกวนในการสลายกรดไขมันอาจนำไปสู่การเจ็บป่วยที่รุนแรงได้

การสลายกรดไขมันคืออะไร?

นอกจากการสลายกลูโคสในสิ่งมีชีวิตแล้วการสลายกรดไขมันยังเป็นกระบวนการเผาผลาญที่สำคัญในการสร้างพลังงานในเซลล์

กรดไขมันจะถูกทำลายลงในไมโทคอนเดรีย การย่อยสลายจะเกิดขึ้นโดยเรียกว่าเบต้าออกซิเดชั่น คำว่า "เบต้า" มีต้นกำเนิดมาจากการที่ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเกิดขึ้นกับคาร์บอนอะตอมที่สาม (อะตอมของคาร์บอนเบต้า) ของโมเลกุลของกรดไขมัน

ในตอนท้ายของวัฏจักรออกซิเดชั่นอะตอมของคาร์บอนสองตัวจะถูกแยกออกในรูปของกรดอะซิติกที่กระตุ้น (acetyl-coenzyme A) เนื่องจากการสลายกรดไขมันต้องใช้วัฏจักรออกซิเดชั่นหลายรอบกระบวนการนี้เดิมเรียกว่าเกลียวกรดไขมัน

อะซิทิลโคเอนไซม์จะถูกทำลายลงไปอีกในไมโตคอนเดรียเป็นเนื้อคีโตนหรือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เมื่อมันกลับเข้าสู่ไซโทพลาสซึมจากไมโทคอนดรีออนมันจะถูกป้อนกลับเข้าสู่วงจรกรดซิตริก

มีการผลิตพลังงานในการสลายกรดไขมันมากกว่าการเผาผลาญกลูโคส

ฟังก์ชันและงาน

การสลายกรดไขมันเกิดขึ้นในหลายขั้นตอนของปฏิกิริยาและเกิดขึ้นภายในไมโตคอนเดรีย ประการแรกโมเลกุลของกรดไขมันจะอยู่ในไซโตซอลของเซลล์

เป็นโมเลกุลเฉื่อยที่ต้องเปิดใช้งานก่อนเพื่อการย่อยสลายและขนส่งเข้าสู่ไมโทคอนเดรีย ในการกระตุ้นกรดไขมันโคเอนไซม์ A จะถูกถ่ายโอนไปพร้อมกับการก่อตัวของ acyl-CoA ขั้นแรก ATP ถูกแบ่งออกเป็น pyrophosphate และ AMP จากนั้นจะใช้ AMP เพื่อสร้าง acyl AMP (acyl adenylate)

หลังจากแยกแอมป์ออกแล้วกรดไขมันสามารถถูกเอสเทอร์กับโคเอนไซม์เอเพื่อสร้างอะซิล - โคเอ จากนั้นด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์คาร์นิทีนอะซิลทรานสเฟอเรส I คาร์นิทีนจะถูกถ่ายโอนไปยังกรดไขมันที่กระตุ้น

คอมเพล็กซ์นี้ถูกลำเลียงเข้าสู่ไมโทคอนเดรียน (เมทริกซ์ไมโทคอนเดรีย) โดยผู้ขนส่งคาร์นิทีน - อะซิลคาร์นิทีน (CACT) ที่นั่นคาร์นิทีนจะถูกแยกออกอีกครั้งและโคเอนไซม์เอจะถูกถ่ายโอนอีกครั้งคาร์นิทีนจะถูกส่งออกจากเมทริกซ์และอะซิล - โคเอมีอยู่ในไมโทคอนดริออนสำหรับการออกซิเดชั่นเบต้าที่แท้จริง

การออกซิเดชั่นของเบต้าเกิดขึ้นจริงในสี่ขั้นตอนของปฏิกิริยา ขั้นตอนการออกซิเดชั่นแบบคลาสสิกเกิดขึ้นกับกรดไขมันอิ่มตัวที่มีเลขคู่ ถ้ากรดไขมันเลขคี่หรือไม่อิ่มตัวถูกทำลายลงต้องเตรียมโมเลกุลเริ่มต้นสำหรับการออกซิเดชั่นเบต้าก่อนโดยทำปฏิกิริยาต่อไป

acyl-CoA ของกรดไขมันอิ่มตัวที่มีเลขคู่จะถูกออกซิไดซ์ในขั้นตอนปฏิกิริยาแรกด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ acyl-CoA dehydrogenase สิ่งนี้จะสร้างพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนอะตอมที่สองและสามในตำแหน่งทรานส์ นอกจากนี้ FAD จะถูกแปลงเป็น FADH2

โดยปกติพันธะคู่ของกรดไขมันไม่อิ่มตัวจะอยู่ในตำแหน่ง cis แต่ขั้นตอนต่อไปในปฏิกิริยาการย่อยสลายกรดไขมันจะเกิดขึ้นได้เฉพาะกับพันธะคู่ในตำแหน่งทรานส์

ในขั้นตอนปฏิกิริยาที่สองเอนไซม์ enoyl-CoA hydratase จะเพิ่มโมเลกุลของน้ำเข้าไปในอะตอมของเบต้าคาร์บอนเพื่อสร้างกลุ่มไฮดรอกซิล ที่เรียกว่า L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase จากนั้นจะออกซิไดซ์อะตอมของเบตาคาร์บอนเป็นหมู่คีโต 3-Ketoacyl-CoA เกิดขึ้น

ในขั้นตอนของปฏิกิริยาสุดท้ายโคเอนไซม์ A เพิ่มเติมจะจับกับอะตอมของเบต้าคาร์บอน Acetyl-CoA (กรดอะซิติกที่เปิดใช้งาน) ถูกแยกออกและ acyl-CoA ที่เป็นคาร์บอนสองอะตอมที่สั้นกว่าจะยังคงอยู่ โมเลกุลที่เหลือที่สั้นกว่านี้จะผ่านวงจรปฏิกิริยาถัดไปจนถึงความแตกแยกของ acetyl-CoA

กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกว่าโมเลกุลทั้งหมดจะถูกย่อยสลายเป็นกรดอะซิติก กระบวนการย้อนกลับไปสู่การออกซิเดชั่นเบต้าก็เป็นไปได้ในทางทฤษฎีเช่นกัน แต่ไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ

มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างกันสำหรับการสังเคราะห์กรดไขมัน ในไมโทคอนดรีออน acetyl-CoA จะถูกแยกย่อยออกไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำหรือในเนื้อคีโตนด้วยการปลดปล่อยพลังงาน ในกรณีของกรดไขมันเลขคี่โพรพิโอนิล - โคเอที่มีคาร์บอนสามอะตอมยังคงอยู่ในตอนท้าย โมเลกุลนี้ถูกทำลายลงในลักษณะที่แตกต่างกัน

เมื่อกรดไขมันไม่อิ่มตัวถูกทำลายพันธะคู่จะถูกแปลงจาก cis เป็นการกำหนดค่าทรานส์โดยไอโซเมราเฉพาะ

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ความผิดปกติของการสลายกรดไขมันพบได้น้อย แต่อาจนำไปสู่ปัญหาสุขภาพที่รุนแรงได้ เกือบตลอดเวลาสิ่งเหล่านี้เป็นโรคทางพันธุกรรม

มีการกลายพันธุ์ของยีนที่สอดคล้องกันสำหรับเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องเกือบทุกชนิดที่เกี่ยวข้องกับการสลายกรดไขมัน ตัวอย่างเช่นความบกพร่องในเอนไซม์ MCAD เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่สืบทอดมาในลักษณะถอยกลับอัตโนมัติ MCAD มีหน้าที่ทำลายกรดไขมันสายโซ่ขนาดกลาง อาการต่างๆ ได้แก่ ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ (น้ำตาลในเลือดต่ำ) อาการชักและภาวะโคม่าบ่อยๆ เนื่องจากกรดไขมันไม่สามารถใช้เพื่อสร้างพลังงานที่นี่ระดับน้ำตาลกลูโคสที่เพิ่มขึ้นจึงถูกเผาผลาญ สิ่งนี้นำไปสู่ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำและเสี่ยงต่อการโคม่า

เนื่องจากร่างกายต้องได้รับน้ำตาลกลูโคสเพื่อการผลิตพลังงานอยู่เสมอจึงต้องไม่มีการงดอาหารในระยะยาว หากจำเป็นต้องให้ยากลูโคสขนาดสูงในภาวะวิกฤต

นอกจากนี้ myopathies ทั้งหมดเป็นลักษณะของความผิดปกติของการสลายกรดไขมันไมโทคอนเดรีย สิ่งนี้นำไปสู่ความอ่อนแอของกล้ามเนื้อความผิดปกติของการเผาผลาญของตับและภาวะน้ำตาลในเลือด มากถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของผู้ที่ได้รับผลกระทบตาบอดตลอดชีวิต

โรคร้ายแรงยังเกิดขึ้นเมื่อการสลายกรดไขมันที่มีความยาวมากเกินไปถูกรบกวน กรดไขมันสายยาวมากเหล่านี้ไม่ได้ถูกย่อยสลายในไมโทคอนเดรีย แต่อยู่ในเพอรอกซิโซม ที่นี่เอนไซม์ ALDP มีหน้าที่ในการนำเข้าสู่ peroxisomes อย่างไรก็ตามเมื่อ ALDP มีข้อบกพร่องโมเลกุลของกรดไขมันยาวจะสะสมในไซโทพลาสซึมจึงนำไปสู่ความผิดปกติของการเผาผลาญอย่างรุนแรง เซลล์ประสาทและสารสีขาวของสมองก็ถูกทำร้ายเช่นกัน ความผิดปกติของการสลายกรดไขมันประเภทนี้นำไปสู่อาการทางระบบประสาทเช่นความผิดปกติของการทรงตัวมึนงงตะคริวและต่อมหมวกไตที่ทำงานไม่เต็มที่