Décomposition des acides gras

Du Décomposition des acides gras sert à générer de l'énergie dans les cellules et s'effectue via ce que l'on appelle l'oxydation bêta. Au cours de l'oxydation bêta, de l'acétyl-coenzyme A se forme, qui est ensuite décomposé en dioxyde de carbone et en eau ou réinjecté dans le cycle de l'acide citrique. Les perturbations de la dégradation des acides gras peuvent entraîner des maladies graves.

Qu'est-ce que la dégradation des acides gras?

Outre la dégradation du glucose dans l'organisme, la dégradation des acides gras est un processus métabolique important pour générer de l'énergie dans la cellule.

Les acides gras sont décomposés dans les mitochondries. La dégradation a lieu via la soi-disant oxydation bêta. Le terme «bêta» provient du fait que l'oxydation a lieu sur le troisième atome de carbone (atome de carbone bêta) de la molécule d'acide gras.

A la fin d'un cycle d'oxydation, deux atomes de carbone sont séparés sous forme d'acide acétique activé (acétyl-coenzyme A). Comme la décomposition d'un acide gras nécessite plusieurs cycles d'oxydation, le processus était autrefois également connu sous le nom de spirale des acides gras.

L'acétyl coenzyme est ensuite décomposée dans les mitochondries en corps cétoniques ou en dioxyde de carbone et en eau. Lorsqu'il revient dans le cytoplasme à partir de la mitochondrie, il est réinjecté dans le cycle de l'acide citrique.

La décomposition des acides gras produit plus d'énergie que la combustion du glucose.

Fonction et tâche

La dégradation des acides gras a lieu en plusieurs étapes de réaction et a lieu au sein des mitochondries. Tout d'abord, les molécules d'acides gras se trouvent dans le cytosol de la cellule.

Ce sont des molécules inertes qui doivent d'abord être activées pour la dégradation et transportées dans les mitochondries. Pour activer l'acide gras, la coenzyme A est transférée avec la formation d'acyl-CoA. Premièrement, l'ATP est divisé en pyrophosphate et AMP. L'AMP est ensuite utilisé pour former l'acyl AMP (acyl adénylate).

Après la séparation de l'AMP, l'acide gras peut être estérifié avec la coenzyme A pour former de l'acyl-CoA. Ensuite, à l'aide de l'enzyme carnitine acyltransférase I, la carnitine est transférée à l'acide gras activé.

Ce complexe est transporté dans une mitochondrie (matrice mitochondriale) par le transporteur carnitine-acylcarnitine (CACT). Là, la carnitine est à nouveau séparée et la coenzyme A est à nouveau transférée. La carnitine est canalisée hors de la matrice et l'acyl-CoA est disponible dans la mitochondrie pour l'oxydation bêta réelle.

L'oxydation bêta proprement dite se déroule en quatre étapes de réaction. Les étapes d'oxydation classiques ont lieu avec des acides gras saturés pairs. Si des acides gras impairs ou insaturés sont décomposés, la molécule de départ doit d'abord être préparée pour l'oxydation bêta par d'autres réactions.

L'acyl-CoA des acides gras saturés pairs est oxydé dans une première étape réactionnelle à l'aide de l'enzyme acyl-CoA déshydrogénase. Cela crée une double liaison entre le deuxième et le troisième atome de carbone en position trans. De plus, FAD est converti en FADH2.

Normalement, les doubles liaisons des acides gras insaturés sont en position cis, mais l'étape suivante de la réaction de dégradation des acides gras ne peut avoir lieu qu'avec une double liaison en position trans.

Dans une seconde étape de réaction, l'enzyme énoyl-CoA hydratase ajoute une molécule d'eau à l'atome de carbone bêta pour former un groupe hydroxyle. La dénommée L-3-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase oxyde ensuite l'atome de carbone bêta en un groupe céto. Il se forme du 3-cétoacyl-CoA.

Dans la dernière étape de réaction, une coenzyme A supplémentaire se lie à l'atome de carbone bêta. L'acétyl-CoA (acide acétique activé) est séparé et un acyl-CoA plus court de deux atomes de carbone reste. Cette molécule résiduelle plus courte passe par le cycle réactionnel suivant jusqu'à un autre clivage de l'acétyl-CoA.

Le processus se poursuit jusqu'à ce que la molécule entière soit décomposée en acide acétique activé. Le processus inverse de l'oxydation bêta serait également théoriquement possible, mais n'a pas lieu dans la nature.

Il existe un mécanisme de réaction différent pour la synthèse des acides gras. Dans la mitochondrie, l'acétyl-CoA est ensuite décomposé en dioxyde de carbone et en eau ou dans des corps cétoniques avec la libération d'énergie. Dans le cas des acides gras impairs, le propionyl-CoA à trois atomes de carbone reste à la fin. Cette molécule est décomposée d'une manière différente.

Lorsque les acides gras insaturés sont décomposés, les doubles liaisons sont converties des configurations cis en trans par des isomérases spécifiques.

Maladies et affections

Les troubles de la dégradation des acides gras sont rares, mais peuvent entraîner de graves problèmes de santé. Presque toujours, ce sont des maladies génétiques.

Il existe une mutation génétique correspondante pour presque toutes les enzymes pertinentes impliquées dans la dégradation des acides gras. Par exemple, une carence en enzyme MCAD provient d'une mutation génique héritée d'une manière autosomique récessive. Le MCAD est responsable de la dégradation des acides gras à chaîne moyenne. Les symptômes comprennent une hypoglycémie (faible taux de sucre dans le sang), des convulsions et des états comateux fréquents. Étant donné que les acides gras ne peuvent pas être utilisés pour générer de l'énergie ici, des niveaux accrus de glucose sont brûlés. Cela entraîne une hypoglycémie et un risque de coma.

Puisque le corps doit toujours être alimenté en glucose pour la production d'énergie, il ne doit pas y avoir d'abstinence alimentaire à long terme. Si nécessaire, une perfusion de glucose à haute dose doit être administrée en cas de crise aiguë.

De plus, toutes les myopathies sont caractéristiques des troubles de la dégradation des acides gras mitochondriaux. Cela entraîne une faiblesse musculaire, des troubles du métabolisme hépatique et des conditions hypoglycémiques. Jusqu'à 70 pour cent des personnes touchées deviennent aveugles au cours de leur vie.

Des maladies graves surviennent également lorsque la dégradation d'acides gras trop longs est perturbée. Ces acides gras à très longue chaîne ne sont pas dégradés dans les mitochondries mais dans les peroxysomes. Ici, l'enzyme ALDP est responsable de l'introduction dans les peroxysomes. Cependant, lorsque l'ALDP est défectueux, les longues molécules d'acides gras s'accumulent dans le cytoplasme et conduisent ainsi à de graves troubles métaboliques. Les cellules nerveuses et la substance blanche du cerveau sont également attaquées. Ce type de trouble de dégradation des acides gras entraîne des symptômes neurologiques tels que des troubles de l'équilibre, des engourdissements, des crampes et des glandes surrénales sous-actives.