beta-Oxidation

Question 1

Under svält kommer en person som lider av brist på enzymet karnitylacyltransferas att drabbas av svår hypoglykemi. Varför?

Answer 1

Fria fettsyror kan inte transporteras in i mitokondriens matrix för att oxideras och bilda Acetyl-CoA som sedan används i TCA.

Acetyl-CoA är viktigt för att driva Glukoneogenesen och därmed bilda glukos som sedan kan frisättas i blodet och nå vävnader i behov.

Mängden ketonkroppar kan inte heller öka då det kräver tillgång på Acetyl-CoA. Personen kommer riskera att hamna i koma.

Question 2

Varför sker β-oxidation över huvud taget i cellen?

Answer 2

För att utvinna energi ur fettsyror genom bildning av acetyl-CoA, NADH och FADH₂ när glukostillgången är låg eller energibehovet är högt.

Question 3

I vilka fysiologiska tillstånd är β-oxidation mest aktiv?

Answer 3

Fasta, långvarig fysisk aktivitet, stress och generellt lågt insulin/högt glukagon- eller katekolaminpåslag.

Question 4

Vilken övergripande energisignal i cellen gynnar β-oxidation?

Answer 4

Lågt energiläge med högt ADP/AMP-behov och låg tillgång på glukos.

HÖGT glukagon

LÅGT insulin

Question 5

Vilket steg är det viktigaste regleringssteget för β-oxidation av långkedjiga fettsyror?

Answer 5

Transporten in i mitokondrien via CPT-I.

Question 6

Vilken metabolit hämmar CPT-I och varför är detta logiskt?

Answer 6

Malonyl-CoA; det signalerar aktiv fettsyrasyntes och förhindrar samtidig oxidation.

Question 7

Hur påverkar insulin respektive glukagon β-oxidation indirekt?

Answer 7

Insulin minskar β-oxidation genom ökat malonyl-CoA; glukagon minskar malonyl-CoA och tillåter oxidation.

Question 8

Varför kan β-oxidation och fettsyrasyntes inte pågå samtidigt i samma cell?

Answer 8

De regleras reciprokalt för att undvika energislösande cykler.

Question 9

Vilka koenzymer reduceras under ett varv av β-oxidation och i vilka steg?

Answer 9

FAD reduceras i första oxidationen; NAD⁺ reduceras i den andra oxidationen.

Question 10

I vilket steg frigörs acetyl-CoA och vad är den kemiska principen?

Answer 10

I thiolyssteget; en klyvning mellan α- och β-kol genom CoA-medierad nukleofil attack.

Question 11

Vilka är de tre huvudsakliga slutprodukterna av β-oxidation?

Answer 11

Acetyl-CoA, NADH och FADH₂

Question 12

Vad är den avgörande skillnaden i slutet av β-oxidation av udda fettsyror?

Answer 12

Den sista klyvningen ger propionyl-CoA istället för två acetyl-CoA.

Question 13

Varför är udda fettsyror delvis glukogena?

Answer 13

Propionyl-CoA omvandlas till succinyl-CoA som kan bidra till glukoneogenes.

Question 14

Vilken vitamin är absolut nödvändig i reaktionen som bildar Succinyl-CoA från beta-Oxidation och varför är den viktig?

Answer 14

Vitamin B₁₂; krävs för omvandling av metylmalonyl-CoA till succinyl-CoA.

Question 15

Varför kräver omättade fettsyror extra enzymsteg vid oxidation?

Answer 15

Cis-dubbelbindningar stör standardgeometrin för β-oxidationsenzymer.

Question 16

Vilken intermediär måste bildas för att β-oxidationen ska kunna fortsätta?

Answer 16

Trans-Δ²-enoyl-CoA.

Kolkedjan görs om från cis till trans och bildar denna

Question 17

Vilken fettsyra är det klassiska exemplet och var sker α-oxidation?

Answer 17

Fytansyra; α-oxidation sker i peroxisomer.

Question 18

Summera Beta-oxidation

Answer 18

β-oxidation aktiveras vid lågt energiläge för att bryta ned fettsyror till acetyl-CoA och reducerande ekvivalenter, regleras främst via CPT-I och malonyl-CoA, medan udda och grenade fettsyror kräver särskilda anpassningar via propionyl-CoA respektive α-oxidation.

Oxidationerna sker på β-kolet, vilket möjliggör klyvning mellan α- och β-kol.

Question 19

Reglering av CPT-1

Answer 19

Inhiberas av = Insulin (aktiverar ACC), malonyl-CoA (VIKTIGAST)

Aktiveras av = Glukagon och adrenalin (inaktiverar ACC), AMPK

CPT-1 utgör det hastighetsbegränsande steget för långkedjig fettsyraoxidation

Question 20

Hur många kolatomer avspjälkas per varv av β-oxidationen och i vilken form?

Answer 20

Två kol per varv, i form av en acetyl-CoA-molekyl.

Antalet kol i fettsyrakedjan avgör —> processen fortsätter tills hela kedjan är omvandlad till acetyl-CoA.

Question 21

Hur många β-oxidationsvarv krävs för en mättad fettsyra med n kol i generell formel?

Answer 21

(n/2) − 1 varv

Question 22

Hur många acetyl-CoA bildas från en mättad fettsyra med n kol?

Answer 22

n/2 acetyl-CoA

Question 23

Hur många NADH och FADH₂ bildas från β-oxidationen av en mättad fettsyra med n kol i generell formel?

Answer 23

(n/2 − 1) NADH och (n/2 − 1) FADH₂

Question 24

Ge exakt stökiometri för palmitinsyra (C16:0): antal varv, acetyl-CoA, NADH och FADH₂.

Answer 24

7 varv β-oxidation → 8 acetyl-CoA, 7 NADH och 7 FADH₂

Question 25

Hur många ATP genereras totalt från fullständig oxidation av palmitinsyra (C16:0)?

Answer 25

8 acetyl-CoA i TCA = 80 ATP 7 NADH = 17,5 ATP 7 FADH₂ = 10,5 ATP Summa 108 ATP − 2 ATP för aktivering = 106 ATP)

Question 26

Varför ger längre fettsyror exponentiellt högre energiutbyte än glukos?

Answer 26

De är mer reducerade per kolatom och genererar stora mängder NADH och FADH₂ vid oxidation

Question 27

Vilka fettsyror kan oxideras direkt i mitokondrien, och vilka kräver alternativa vägar?

Answer 27

Medellånga och långkedjiga fettsyror oxideras i mitokondrien; mycket långkedjiga fettsyror måste först förkortas i peroxisomer. Fettsyror upp till cirka C20–C22 kan oxideras direkt i mitokondrien, medan mycket långkedjiga fettsyror (≥ C22) först måste förkortas i peroxisomer.

Question 28

Hur hämmas Beta-oxidation?

Answer 28

**Insulin** - Aktiverar acetyl-CoA-karboxylas —-> Ökar malonyl-CoA —-> Malonyl-CoA hämmar CPT-I → fettsyror transporteras inte in i mitokondrien **Hög energistatus** - Högt ATP och NADH —> Minskad efterfrågan på fettsyraoxidation —> **Pågående fettsyrasyntes** - Samvarierar med högt malonyl-CoA

Question 29

Hur aktiveras Beta-oxidation?

Answer 29

**Lågt energiläge** • Högt AMP • AMPK aktiveras • AMPK hämmar acetyl-CoA-karboxylas → malonyl-CoA sjunker → CPT-I aktiveras **Glukagon och adrenalin** • Hämmar acetyl-CoA-karboxylas • Sänker malonyl-CoA **Fasta och fysisk aktivitet** • Låg insulin/glukagon-kvot • Ökad fettsyraoxidation

Question 30

Summera aktivering/inhibering av beta-oxidation

Answer 30

Insulin hämmar β-oxidation genom att öka malonyl-CoA, vilket hämmar CPT-I och förhindrar transport av fettsyror in i mitokondrien.