การสลายกรดไขมัน: หน้าที่ภารกิจบทบาทและโรค

การสลายกรดไขมันใช้ในการผลิตพลังงานในเซลล์และเกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่าเบต้าออกซิเดชั่น เบต้าออกซิเดชั่นทำให้เกิดอะซิทิล - โคเอนไซม์เอซึ่งแยกย่อยออกไปอีก คาร์บอน ไดออกไซด์และ น้ำ หรือป้อนกลับเข้าไปในไฟล์ กรดมะนาว วงจร การรบกวนในการย่อยสลายกรดไขมันสามารถ นำ เป็นโรคร้ายแรง

การสลายกรดไขมันคืออะไร?

การสลายกรดไขมันใช้ในการผลิตพลังงานในเซลล์และเกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่าเบต้าออกซิเดชั่น กรดไขมัน ถูกทำลายลงในไฟล์ mitochondria. พร้อมด้วย กลูโคส การสลายตัวของสิ่งมีชีวิตการสลายกรดไขมันเป็นกระบวนการเผาผลาญที่สำคัญสำหรับการผลิตพลังงานในเซลล์ กรดไขมัน ถูกทำลายลงในไฟล์ mitochondria. การย่อยสลายเกิดขึ้นผ่านสิ่งที่เรียกว่าเบต้าออกซิเดชั่น ชื่อ“ เบต้า” มีต้นกำเนิดมาจากการที่ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเกิดขึ้นที่สาม คาร์บอน อะตอม (อะตอมของเบตาคาร์บอน) ของโมเลกุลของกรดไขมัน เมื่อเสร็จสิ้นแต่ละรอบการเกิดออกซิเดชันสอง คาร์บอน อะตอมถูกแยกออกในรูปแบบของการเปิดใช้งาน กรดน้ำส้ม (อะซิทิลโคเอนไซม์เอ). เนื่องจากการแตกตัวของกรดไขมันต้องใช้รอบการเกิดออกซิเดชันหลายครั้งกระบวนการนี้จึงเรียกว่าเกลียวกรดไขมัน Acetyl-coenzyme ถูกแยกย่อยออกไปใน mitochondria ไปยังร่างกายคีโตนหรือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และ น้ำ. ถ้ามันกลับเข้าสู่ไซโทพลาสซึมจากไมโทคอนดรีออนอีกครั้งมันจะถูกป้อนกลับเข้าไปใน กรดมะนาว วงจร มีการผลิตพลังงานมากขึ้นในระหว่างการสลายกรดไขมันมากกว่าในช่วง กลูโคส ร้อน.

ฟังก์ชั่นและงาน

การย่อยสลายกรดไขมันเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาหลายขั้นตอนและเกิดขึ้นภายในไมโทคอนเดรีย เริ่มแรกคือกรดไขมัน โมเลกุล อยู่ในไซโตซอลของเซลล์ พวกเขาเฉื่อย โมเลกุล ที่ต้องเปิดใช้งานและขนส่งเข้าสู่ไมโทคอนเดรียก่อนเพื่อให้เกิดการย่อยสลาย ในการกระตุ้นกรดไขมันโคเอนไซม์ A จะถูกถ่ายโอนไปยังรูปแบบ acyl-CoA ในกระบวนการนี้ ATP จะถูกแยกเข้าไปใน pyrophosphate และ AMP ก่อน จากนั้นใช้ AMP เพื่อสร้าง acyl-AMP (acyl adenylate) หลังจากที่ AMP ถูกแยกออกแล้วกรดไขมันสามารถถูกเอสเทอร์ด้วยโคเอนไซม์ A เพื่อสร้าง acyl-CoA จากนั้นด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์คาร์นิทีนอะซิลทรานสเฟอเรส I คาร์นิทีนจะถูกถ่ายโอนไปยังกรดไขมันที่กระตุ้น คอมเพล็กซ์นี้ถูกขนส่งโดยคาร์นิทีน - อะซิลคาร์นิทีนทรานสปอร์เตอร์ (CACT) ไปยังไมโทคอนดรีออน (เมทริกซ์ไมโทคอนเดรีย) ในทางกลับกันคาร์นิทีนจะถูกแยกออกและโคเอนไซม์เอจะถูกถ่ายโอนอีกครั้ง คาร์นิทีนถูกตัดออกจากเมทริกซ์และอะซิล - โคเอพร้อมในไมโทคอนดรีออนสำหรับการออกซิเดชั่นเบต้าที่แท้จริง การออกซิเดชั่นของเบต้าเกิดขึ้นจริงในสี่ขั้นตอนของปฏิกิริยา ขั้นตอนการออกซิเดชั่นแบบคลาสสิกเกิดขึ้นโดยมีเลขคู่อิ่มตัว กรดไขมัน. เมื่อไขมันเป็นเลขคี่หรือไม่อิ่มตัว กรด ถูกทำลายลงโมเลกุลเริ่มต้นจะต้องเตรียมสำหรับการออกซิเดชั่นเบต้าก่อนโดยปฏิกิริยาต่อไป acyl-CoA ของไขมันอิ่มตัวแบบเลขคู่ กรด ถูกออกซิไดซ์ในขั้นตอนปฏิกิริยาแรกด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ acyl-CoA dehydrogenase ในกระบวนการนี้พันธะคู่จะเกิดขึ้นระหว่างคาร์บอนอะตอมที่สองและสามในตำแหน่งทรานส์ นอกจากนี้ FAD จะถูกแปลงเป็น FADH2 โดยปกติพันธะคู่ในไขมันไม่อิ่มตัว กรด อยู่ในตำแหน่ง cis แต่มีเพียงพันธะคู่ในตำแหน่งทรานส์เท่านั้นที่สามารถทำปฏิกิริยาขั้นต่อไปของการย่อยสลายกรดไขมันได้ ในขั้นตอนปฏิกิริยาที่สองเอนไซม์ enoyl-CoA hydratase จะเพิ่ม a น้ำ โมเลกุลของอะตอมเบตาคาร์บอนเพื่อสร้างกลุ่มไฮดรอกซิล ที่เรียกว่า L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase จากนั้นจะออกซิไดซ์อะตอมเบต้า - ซีไปเป็นหมู่คีโต ผลลัพธ์คือ 3-ketoacyl-CoA ในขั้นตอนสุดท้ายของปฏิกิริยาโคเอนไซม์ A เพิ่มเติมจะจับกับอะตอมเบต้า - ซี ในกระบวนการนี้ acetyl-CoA (เปิดใช้งาน กรดน้ำส้ม) แยกออกและ acyl-CoA ที่สั้นกว่าเนื่องจากคาร์บอนสองอะตอมยังคงอยู่ โมเลกุลที่เหลือที่สั้นกว่านี้จะผ่านวงจรปฏิกิริยาถัดไปจนกว่าจะเกิดความแตกแยกของ acetyl-CoA กระบวนการดำเนินต่อไปจนกว่าโมเลกุลทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นเปิดใช้งาน กรดน้ำส้ม. กระบวนการย้อนกลับไปสู่การออกซิเดชั่นเบต้าก็เป็นไปได้ในทางทฤษฎีเช่นกัน แต่ไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ สำหรับการสังเคราะห์กรดไขมันมีกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ในไมโทคอนดรีออน acetyl-CoA จะถูกย่อยสลายไปเป็น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำหรือคีโตนร่างกายด้วยการปลดปล่อยพลังงาน ในกรณีของกรดไขมันเลขคี่โพรพิโอนิล - โคเอที่มีคาร์บอนสามอะตอมจะยังคงอยู่ที่ส่วนท้าย โมเลกุลนี้ถูกย่อยสลายผ่านทางเดินที่แตกต่างกันในระหว่างการย่อยสลายกรดไขมันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวไอโซเมอเรสเฉพาะจะแปลงพันธะคู่จาก cis เป็นการกำหนดค่าทรานส์

โรคและความผิดปกติ

ความผิดปกติของการย่อยสลายกรดไขมันแม้ว่าจะหายาก แต่ก็สามารถทำได้ นำ ร้ายแรง สุขภาพ ปัญหา. เกือบตลอดเวลาสิ่งเหล่านี้เป็นความผิดปกติทางพันธุกรรม เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายกรดไขมันเกือบทุกชนิดมีความสอดคล้องกัน ยีน การกลายพันธุ์ ตัวอย่างเช่นการขาดเอนไซม์ MCAD เกิดจาก a ยีน การกลายพันธุ์ที่สืบทอดในลักษณะถอยอัตโนมัติ MCAD มีหน้าที่ในการย่อยสลายกรดไขมันสายโซ่ขนาดกลาง อาการต่างๆ ได้แก่ ภาวะน้ำตาลในเลือด (ต่ำ เลือด น้ำตาล) อาการชักและภาวะโคม่าบ่อยๆ เนื่องจากกรดไขมันไม่สามารถใช้ในการผลิตพลังงานได้ กลูโคส ถูกเผาไหม้ในระดับที่สูงขึ้น ดังนั้น, ภาวะน้ำตาลในเลือด และความเสี่ยงของ อาการโคม่า เกิดขึ้น เนื่องจากร่างกายต้องได้รับน้ำตาลกลูโคสเพื่อใช้ในการผลิตพลังงานอยู่เสมอจึงต้องไม่มีการงดอาหารในระยะยาว ถ้าจำเป็นให้สูง -ปริมาณ การฉีดกลูโคสจะต้องใช้ในภาวะวิกฤตเฉียบพลัน นอกจากนี้ myopathies ทั้งหมดยังมีความผิดปกติของการพร่องกรดไขมันไมโทคอนเดรีย ส่งผลให้กล้ามเนื้ออ่อนแรงรบกวน ตับ การเผาผลาญและภาวะน้ำตาลในเลือด ผู้ประสบภัยถึง 70 เปอร์เซ็นต์ตาบอดตลอดชีวิต โรคร้ายแรงยังเกิดขึ้นเมื่อมีการรบกวนการสลายกรดไขมันที่มากเกินไป กรดไขมันสายยาวมากเหล่านี้ไม่ได้ถูกทำลายลงในไมโทคอนเดรีย แต่อยู่ในเพอรอกซิโซม ที่นี่เอนไซม์ ALDP มีหน้าที่แทรกเข้าไปในเพอรอกซิโซม อย่างไรก็ตามหาก ALDP มีข้อบกพร่องกรดไขมันสายยาว โมเลกุล สะสมในไซโตพลาสซึมนำไปสู่ความผิดปกติของการเผาผลาญอย่างรุนแรง นอกจากนี้ยังโจมตีเซลล์ประสาทและสารสีขาวของ สมอง. รูปแบบของความผิดปกติของการย่อยสลายกรดไขมันนี้นำไปสู่อาการทางระบบประสาทเช่น สมดุล ความผิดปกติมึนงงชักและต่อมหมวกไต