Del Ripartizione degli acidi grassi serve a generare energia nelle cellule e avviene tramite quella che è nota come beta ossidazione. Nel corso della beta ossidazione si forma l'acetil-coenzima A, che viene ulteriormente scomposto in anidride carbonica e acqua o reimmesso nel ciclo dell'acido citrico. Disturbi nella degradazione degli acidi grassi possono portare a gravi malattie.
Che cos'è la ripartizione degli acidi grassi?
Oltre alla scomposizione del glucosio nell'organismo, la scomposizione degli acidi grassi è un importante processo metabolico per la generazione di energia nella cellula.
Gli acidi grassi vengono scomposti nei mitocondri. La degradazione avviene tramite la cosiddetta beta ossidazione. Il termine "beta" ha origine dal fatto che l'ossidazione avviene sul terzo atomo di carbonio (atomo di beta carbonio) della molecola di acido grasso.
Alla fine di un ciclo di ossidazione, due atomi di carbonio vengono separati sotto forma di acido acetico attivato (acetil-coenzima A). Poiché la scomposizione di un acido grasso richiede diversi cicli di ossidazione, il processo era precedentemente noto anche come spirale degli acidi grassi.
L'acetil coenzima viene ulteriormente scomposto nei mitocondri in corpi chetonici o anidride carbonica e acqua. Quando ritorna nel citoplasma dal mitocondrio, viene reimmesso nel ciclo dell'acido citrico.
Più energia viene prodotta nella scomposizione degli acidi grassi che nella combustione del glucosio.
Funzione e compito
La scomposizione degli acidi grassi avviene in diverse fasi di reazione e avviene all'interno dei mitocondri. Prima di tutto, le molecole di acidi grassi si trovano nel citosol della cellula.
Sono molecole inerti che devono essere prima attivate per la degradazione e trasportate nei mitocondri. Per attivare l'acido grasso, il coenzima A viene trasferito con la formazione di acil-CoA. Innanzitutto, l'ATP viene suddiviso in pirofosfato e AMP. L'AMP viene quindi utilizzato per formare acil AMP (acil adenilato).
Dopo che l'AMP è stato scisso, l'acido grasso può essere esterificato con il coenzima A per formare acil-CoA. Quindi, con l'aiuto dell'enzima carnitina aciltransferasi I, la carnitina viene trasferita all'acido grasso attivato.
Questo complesso viene trasportato in un mitocondrio (matrice mitocondriale) dal trasportatore della carnitina-acilcarnitina (CACT). Lì, la carnitina viene nuovamente scissa e viene trasferito nuovamente il coenzima A. La carnitina viene convogliata fuori dalla matrice e l'acil-CoA è disponibile nel mitocondrio per l'effettiva beta ossidazione.
L'effettiva beta ossidazione avviene in quattro fasi di reazione. Le classiche fasi di ossidazione avvengono con acidi grassi saturi di numero pari. Se gli acidi grassi dispari o insaturi vengono scomposti, la molecola di partenza deve essere prima preparata per la beta ossidazione attraverso ulteriori reazioni.
L'acil-CoA degli acidi grassi saturi di numero pari viene ossidato in una prima fase di reazione con l'aiuto dell'enzima acil-CoA deidrogenasi. Questo crea un doppio legame tra il secondo e il terzo atomo di carbonio nella posizione trans. Inoltre, FAD viene convertito in FADH2.
Normalmente, i doppi legami degli acidi grassi insaturi sono in posizione cis, ma il passaggio successivo nella reazione di degradazione degli acidi grassi può avvenire solo con un doppio legame in posizione trans.
In una seconda fase di reazione, l'enzima enoil-CoA idratasi aggiunge una molecola d'acqua all'atomo di carbonio beta per formare un gruppo idrossile. La cosiddetta L-3-idrossiacil-CoA deidrogenasi ossida quindi l'atomo di beta carbonio in un gruppo cheto. Si forma 3-chetoacil-CoA.
Nell'ultima fase di reazione, il coenzima A si lega all'atomo di beta-carbonio. L'acetil-CoA (acido acetico attivato) viene scisso e rimane un acil-CoA che è di due atomi di carbonio più corto. Questa molecola residua più corta passa attraverso il successivo ciclo di reazione fino a un'ulteriore scissione di acetil-CoA.
Il processo continua fino a quando l'intera molecola viene scomposta in acido acetico attivato. Anche il processo inverso alla beta ossidazione sarebbe teoricamente possibile, ma non avviene in natura.
Esiste un diverso meccanismo di reazione per la sintesi degli acidi grassi. Nel mitocondrio, l'acetil-CoA viene ulteriormente scomposto in anidride carbonica e acqua o in corpi chetonici con il rilascio di energia. Nel caso di acidi grassi dispari, alla fine rimane propionil-CoA con tre atomi di carbonio. Questa molecola viene scomposta in modo diverso.
Quando gli acidi grassi insaturi vengono scomposti, i doppi legami vengono convertiti da configurazioni cis a trans da specifiche isomerasi.
Malattie e disturbi
I disturbi della degradazione degli acidi grassi sono rari, ma possono portare a gravi problemi di salute. Quasi sempre si tratta di malattie genetiche.
Esiste una mutazione genetica corrispondente per quasi tutti gli enzimi coinvolti nella scomposizione degli acidi grassi. Ad esempio, una carenza dell'enzima MCAD deriva da una mutazione genetica ereditata in modo autosomico recessivo. MCAD è responsabile della scomposizione degli acidi grassi a catena media. I sintomi includono ipoglicemia (basso livello di zucchero nel sangue), convulsioni e frequenti condizioni comatose. Poiché gli acidi grassi non possono essere utilizzati per generare energia qui, vengono bruciati livelli aumentati di glucosio. Ciò porta all'ipoglicemia e al rischio di coma.
Poiché il corpo deve sempre essere rifornito di glucosio per la produzione di energia, non deve esserci astinenza alimentare a lungo termine. Se necessario, in caso di crisi acuta deve essere somministrata un'infusione di glucosio ad alte dosi.
Inoltre, tutte le miopatie sono caratteristiche dei disturbi da degradazione degli acidi grassi mitocondriali. Ciò porta a debolezza muscolare, disturbi del metabolismo epatico e condizioni ipoglicemiche. Fino al 70% delle persone colpite diventa cieco nel corso della propria vita.
Le malattie gravi si verificano anche quando la scomposizione degli acidi grassi eccessivamente lunghi è disturbata. Questi acidi grassi a catena molto lunga non vengono scomposti nei mitocondri ma nei perossisomi. Qui l'enzima ALDP è responsabile dell'introduzione nei perossisomi. Tuttavia, quando l'ALDP è difettoso, le lunghe molecole di acidi grassi si accumulano nel citoplasma e quindi portano a gravi disturbi metabolici. Anche le cellule nervose e la sostanza bianca del cervello vengono attaccate. Questo tipo di disturbo da degradazione degli acidi grassi porta a sintomi neurologici come disturbi dell'equilibrio, intorpidimento, crampi e ghiandole surrenali ipoattive.
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