Rasvhapete lagunemine

Selle Rasvhapete lagunemine toimib rakkudes energia genereerimisel ja toimub nn beetaoksüdatsiooni kaudu. Beetaoksüdatsiooni käigus moodustub atsetüülkoensüüm A, mis lagundatakse veelgi süsinikdioksiidiks ja veeks või juhitakse tagasi sidrunhappe tsüklisse. Rasvhapete lagunemise häired võivad põhjustada tõsiseid haigusi.

Mis on rasvhapete jaotus?

Lisaks glükoosi lagunemisele organismis on rasvhapete lagunemine oluline metaboolne protsess rakus energia tootmiseks.

Rasvhapped lagunevad mitokondrites. Lagundamine toimub niinimetatud beetaoksüdatsiooni teel. Mõiste "beeta" pärines asjaolust, et oksüdatsioon toimub rasvhappemolekuli kolmandal süsinikuaatomil (beeta-süsinikuaatomil).

Oksüdatsioonitsükli lõpus jaotatakse kaks süsinikuaatomit aktiveeritud äädikhappe (atsetüülkoensüüm A) kujul. Kuna rasvhappe lagundamine nõuab mitut oksüdatsioonitsüklit, oli protsess varem tuntud ka kui rasvhappe spiraal.

Atsetüülkoensüüm lagundatakse mitokondrites veelgi ketoonkehadeks või süsinikdioksiidiks ja veeks. Kui see satub mitokondrionist tagasi tsütoplasmasse, suunatakse see tagasi sidrunhappe tsüklisse.

Rasvhapete lagundamisel toodetakse rohkem energiat kui glükoosi põletamisel.

Funktsioon ja ülesanne

Rasvhapete lagundamine toimub mitmes reaktsioonietapis ja toimub mitokondrites. Esiteks asuvad rasvhappe molekulid raku tsütosoolis.

Need on inertsed molekulid, mis tuleb kõigepealt aktiveerida lagunemiseks ja vedada mitokondritesse. Rasvhappe aktiveerimiseks kantakse koensüüm A üle, moodustades atsüül-CoA. Esiteks jagatakse ATP pürofosfaadiks ja AMP-ks. Seejärel kasutatakse AMP-d atsüülamino-AMP (atsüüladenülaadi) moodustamiseks.

Pärast AMP eraldamist saab rasvhapet esterdada koensüümiga A, et moodustada atsüül-CoA. Seejärel kantakse karnitiin ensüümi karnitiini atsüültransferaas I abil aktiveeritud rasvhappesse.

See kompleks transporditakse mitokondriooniks (mitokondriaalseks maatriksiks) karnitiini-atsüülkarnitiini transportija (CACT) abil. Seal jaotatakse karnitiin uuesti ja kantakse uuesti üle koensüüm A. Karnitiin juhitakse maatriksist välja ja mitokondrioonis on tegeliku beetaoksüdatsiooni jaoks saadaval atsüül-CoA.

Tegelik beetaoksüdatsioon toimub neljas reaktsioonietapis. Klassikalised oksüdeerimisetapid toimuvad paarisarvuliste küllastunud rasvhapetega. Paaritute või küllastumata rasvhapete lagunemisel tuleb esmalt valmistada lähtemolekul beetaoksüdeerimiseks edasiste reaktsioonide kaudu.

Paaritatud numbritega küllastunud rasvhapete atsüül-CoA oksüdeeritakse esimeses reaktsioonietapis ensüümi atsüül-CoA dehüdrogenaasi abil. See loob kaksiksideme teise ja kolmanda süsinikuaatomi vahel trans-positsioonis. Lisaks muundatakse FAD FADH2-ks.

Tavaliselt on küllastumata rasvhapete kaksiksidemed cis-asendis, kuid järgmine etapp rasvhapete lagunemisreaktsioonis võib toimuda ainult kaksiksidemega trans-positsioonis.

Teises reaktsiooni etapis lisab ensüüm enoüül-CoA hüdrataas veemolekul beeta süsiniku aatomile, moodustades hüdroksüülrühma. Seejärel oksüdeerib niinimetatud L-3-hüdroksüatsüül-CoA dehüdrogenaas beeta-süsinikuaatomi keto-rühmaks. Moodustub 3-ketoatsüül-CoA.

Viimases reaktsiooni etapis seondub beeta-süsiniku aatomiga täiendav koensüüm A. Atsetüül-CoA (aktiveeritud äädikhape) jaotatakse maha ja jääb kahe süsinikuaatomiga lühem atsüül-CoA. See lühem jääkmolekul läbib järgmise reaktsioonitsükli kuni atsetüül-CoA edasise lõhustumiseni.

Protsess jätkub, kuni kogu molekul lagundatakse aktiveeritud äädikhappeks. Beetaoksüdatsiooni vastupidine protsess oleks samuti teoreetiliselt võimalik, kuid see ei toimu looduses.

Rasvhapete sünteesil on erinev reaktsioonimehhanism. Mitokondrioonides laguneb atsetüül-CoA süsinikdioksiidiks ja veeks või ketooni kehadeks energia vabanemisega. Paaritute rasvhapete korral jääb kolme süsinikuaatomiga propionüül-CoA lõppu. See molekul lagundatakse erineval viisil.

Kui küllastumata rasvhapped lagunevad, muundatakse kaksiksidemed cis-st trans-konfiguratsioonideks spetsiifiliste isomeraaside abil.

Haigused ja tervisehäired

Rasvhappe lagunemise häired on haruldased, kuid need võivad põhjustada tõsiseid terviseprobleeme. Peaaegu alati on need geneetilised haigused.

Peaaegu iga rasvhapete lagundamisel osaleva ensüümi jaoks on olemas vastav geenimutatsioon. Näiteks MCAD ensüümi puudus tuleneb geenimutatsioonist, mis päritakse autosomaalselt retsessiivsel viisil. MCAD vastutab keskmise ahelaga rasvhapete lagundamise eest. Sümptomiteks on hüpoglükeemia (madal veresuhkru tase), krambid ja sagedased koomataolised seisundid. Kuna rasvhappeid ei saa siin energia saamiseks kasutada, põletatakse kõrgenenud glükoositase. See põhjustab hüpoglükeemiat ja kooma riski.

Kuna keha tuleb energia tootmiseks alati varustada glükoosiga, ei tohi pikaajaline toidust hoidumine olla. Vajadusel tuleb ägeda kriisi korral manustada suure annusega glükoosiinfusioon.

Lisaks on kõik müopaatiad iseloomulikud mitokondrite rasvhapete lagunemisprobleemidele. See põhjustab lihaste nõrkust, maksa metabolismi häireid ja hüpoglükeemilisi seisundeid. Kuni 70 protsenti kannatanutest läheb elu jooksul pimedaks.

Tõsised haigused tekivad ka siis, kui häiritud on liiga pikkade rasvhapete lagunemine. Need väga pika ahelaga rasvhapped ei lagune mitte mitokondrites, vaid peroksisoomides. Peroksisoomidesse sisenemise eest vastutab ensüüm ALDP. Kui ALDP on puudulik, kogunevad pikad rasvhappemolekulid tsütoplasmasse ja põhjustavad seega tõsiseid ainevahetushäireid. Samuti rünnatakse närvirakke ja aju valget ainet. Seda tüüpi rasvhapete lagunemisprobleemid põhjustavad neuroloogilisi sümptomeid nagu tasakaaluprobleemid, tuimus, krambid ja neerupealised.