Beta-oksidacija

U biohemiji i metabolizmu, beta-oksidacija je katabolički proces kojim se razlažu molekule masnih kiselina.^[1] Odvija se u citosolu prokariota i u mitohondrijama kod eukariota, za stvaranje acetil-CoA, koji ulazi u ciklus limunske kiseline i NADH i FADH₂, koji su koenzimi koji se koriste u lancu transporta elektrona. Nazvana je kao tako jer beta ugljici masnih kiselina podliježu oksidaciji u karbonil grupu. Beta-oksidaciju prvenstveno olakšava mitohondrijski trifunkcijski protein, enzimski kompleks povezan sa unutrašnjom mitohondrijskm membranom, iako se vrlo dugolančane masne kiseline oksidiraju u peroksisomima .

Ukupna reakcija za jedan ciklus beta-oksidacije je:

C_n-acyl-CoA + FAD + NAD⁺ + H₂O + CoA → C_n-2-acil-CoA + FADH₂ + NADH + H⁺ + acetil-CoA

Aktivacija i membranski transport

Slobodne masne kiseline ne mogu prodrijeti ni u jednu biološku membranu zbog svog negativnog naboja. Slobodne masne kiseline moraju proći ćelijsku membranu preko specifičnih transportnih proteina, kao što je SLC27 porodice transportnih proteina masnih kiselina.^[2]^[3] U citosolu, sljedeći procesi dovode masne kiseline u mitohondrijski matriks, tako da može doći do beta-oksidacije.

Dugolančana masnokiselinska-CoA ligaza katalizira reakciju između masne kiseline sa ATP, da bi se dobio masni acil-adenilat, plus anorganski pirofosfat, koji zatim reagira sa slobodnim koenzimom A da se dobije masni acil-CoA ester i AMP.
Ako masni acil-CoA ima dugačak lanac, tada se mora koristiti karnitinski šatl:
Acil-CoA prenosi se na hidroksilnu grupu karnitina, pomoću karnizin palmoiltransferaze I, enzima, koji se nalazi na citosolnim stranama vanjskoj i unutrašnjoj mitohondrijdkoj membrani.
Acil-karnitin prenosi se unutra pomoću karnitin-acilkarnitin translokaze, kao što se karnitin prenosi izvana.
Acil-karnitin se ponovo pretvara u acil-CoA pomoću karnitin palmitoiltransferaze II, koja se nalazi na unutrašnjoj strani unutrašnje mitohondrijalne membrane. Oslobođeni karnitin se vraća u citosol, kao što se acil-karnitin prenosi u matriks.
Ako masni acil-CoA sadrži kratak lanac, ove kratkolančane masne kiseline mogu jednostavno difundirati kroz unutrašnju mitohondrijsku membranu.^[4]

Korak-1	Korak-2	Korak-3	Korak-4
Dijagramska ilustracija procesa lipolize (u masnoj ćeliji) izazvane visokim razinama epinefrina i niskim nivoima insulina u krvi. Epinefrin se vezuje za beta-adrenergijski receptor u ćelijskom zidu adipocita, što uzrokuje stvaranje cAMP-a unutar ćelije. cAMP aktivira protein-kinazu, koja fosforilira i tako, zauzvrat, aktivira hormonski osjetljivu lipazu u masnoj ćeliji. Ova lipaza cijepa slobodne masne kiseline od njihovog vezivanja za glicerol u masti pohranjenoj u masnoj kapljici adipocita. Slobodne masne kiseline i glicerol se zatim oslobađaju u krv.	Dijagramska ilustracija transporta slobodnih masnih kiselina u krvi vezanih za plazma albumin, njegove difuzije kroz ćelijsku membranu pomoću proteinskog transportera i njegove aktivacije pomoću ATP, za formiranje acil-CoA u citosolu. Ilustracija je, za potrebe dijagrama, 12-ugljična masna kiselina. Većina masnih kiselina u ljudskoj plazmi ima 16 ili 18 atoma ugljika.	Dijagramska ilustracija prenosa molekula acil-CoA preko unutrašnje membrane mitohondrija pomoću karnitin-acil-CoA transferaze (CAT). Ilustrovani acilni lanac je, za potrebe dijagrama, dugačak samo 12 atoma ugljika. Većina masnih kiselina u ljudskoj plazmi ima 16 ili 18 atoma ugljika. CAT se inhibira visokim koncentracijama malonil-CoA (prvi izvršni korak u sintezi masnih kiselina) u citoplazmi. To znači da se sinteza masnih kiselina i katabolizam masnih kiselina ne mogu odvijati istovremeno ni u jednoj ćeliji.	Dijagramska ilustracija procesa beta-oksidacije molekula acil-CoA u matriksu mitohodrija. Tokom ovog procesa formira se molekula acil-CoA koja je za dva ugljika kraća nego što je bila na početku procesa. Acetil-CoA, voda i 5 ATP molekula su ostali proizvodi svakog beta-oksidativnog procesa, sve dok se cijela molekula acil-CoA ne reducira na skup acetil-CoA molekula.

Također pogledajte

Reference

^ Houten SM, Wanders RJ (oktobar 2010). "A general introduction to the biochemistry of mitochondrial fatty acid β-oxidation". Journal of Inherited Metabolic Disease. 33 (5): 469–77. doi:10.1007/s10545-010-9061-2. PMC 2950079. PMID 20195903.
^ Stahl A (februar 2004). "A current review of fatty acid transport proteins (SLC27)". Pflügers Archiv. 447 (5): 722–7. doi:10.1007/s00424-003-1106-z. PMID 12856180. S2CID 2769738.
^ Anderson CM, Stahl A (april 2013). "SLC27 fatty acid transport proteins". Molecular Aspects of Medicine. 34 (2–3): 516–28. doi:10.1016/j.mam.2012.07.010. PMC 3602789. PMID 23506886.
^ Charney AN, Micic L, Egnor RW (mart 1998). "Nonionic diffusion of short-chain fatty acids across rat colon". The American Journal of Physiology. 274 (3 Pt 1): G518–24. doi:10.1152/ajpgi.1998.274.3.G518. PMID 9530153.

Dopunska literatura

Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L (2002). "Certain Fatty Acids Require Additional Steps for Degradation". Biochemistry (5th izd.). New York: W H Freeman. ISBN 978-0-7167-4684-3.

Vanjski linkovi

Silva P. "The chemical logic behind fatty acid metabolism". Universidade Fernando Pessoa. Arhivirano s originala, 16. 3. 2010.
"Fatty acid oxidation animation". Cengage Learning. Arhivirano s originala, 8. 5. 2012. Pristupljeno 30. 12. 2021.
"Integrated formulae for calculating fatty acid ATP yield". Arhivirano s originala, 30. 12. 2021. Pristupljeno 30. 12. 2021.

Šablon:Metabolizam lipida Šablon:MetabolismMap

[1] Houten SM, Wanders RJ (oktobar 2010). "A general introduction to the biochemistry of mitochondrial fatty acid β-oxidation". Journal of Inherited Metabolic Disease. 33 (5): 469–77. doi:10.1007/s10545-010-9061-2. PMC 2950079. PMID 20195903.

[2] Stahl A (februar 2004). "A current review of fatty acid transport proteins (SLC27)". Pflügers Archiv. 447 (5): 722–7. doi:10.1007/s00424-003-1106-z. PMID 12856180. S2CID 2769738.

[3] Anderson CM, Stahl A (april 2013). "SLC27 fatty acid transport proteins". Molecular Aspects of Medicine. 34 (2–3): 516–28. doi:10.1016/j.mam.2012.07.010. PMC 3602789. PMID 23506886.

[4] Charney AN, Micic L, Egnor RW (mart 1998). "Nonionic diffusion of short-chain fatty acids across rat colon". The American Journal of Physiology. 274 (3 Pt 1): G518–24. doi:10.1152/ajpgi.1998.274.3.G518. PMID 9530153.

[1]

[2]

[3]

[4]