Окислення жирних кислот - студопедія
Окислення жирних кислот протікає в печінці, нирках, скелетних і серцевих м'язах, в жировій тканині.
Ф.Кнооп висловив припущення, що окислення молекули жирної кислоти в тканинах організму відбувається в b-окисленні. В результаті від молекули жирної кислоти відщеплюються двууглеродного фрагменти з боку карбоксильної групи. Процес b-окислення жирних кислот складається з наступних етапів:
Активація жирних кислот. Подібно першій стадії гліколізу цукрів перед b-окисленням жирні кислоти піддаються активації. Ця реакція протікає на зовнішній поверхні мембрани мітохондрій за участю АТФ, коензиму А (НS-КоА) і іонів Mg 2+. Реакція каталізується ацил-КоА-синтетазой:
В результаті реакції утворюється ацил-КоА, який є активною формою жирної кислоти.
Транспорт жирних кислот всередину мітохондрій. Коензімную форма жирної кислоти, в рівній мірі як і вільні жирні кислоти, не має здатності проникати всередину мітохондрій, де, власне, і протікає їх окислення, переносником активованих жирних кислот через внутрішню мітохондріальну мембрану служить карнітин (g-триметиламіну-b-оксібуті-рат ):
Після проходження ацилкарнітину через мембрану мітохондрій відбувається зворотна реакція - розщеплення ацилкарнітину за участю НS-КоА і мітохондріальної карнітин-ацілтрансферази:
Ацил-КоА в мітохондрії піддається процесу b-окислення.
Цей шлях окислення пов'язаний з приєднанням атома кисню до вуглецевого атома жирної кислоти, що знаходиться в b-положенні:
При b-окисленні відбувається послідовне відщеплення від карбоксильного кінця вуглецевого ланцюга жирної кислоти двууглеродних фрагментів в формі ацетил-КоА і відповідне укорочення ланцюга жирної кислоти:
У матриксі мітохондрії ацил-КоА розпадається в результаті повторюваної послідовності чотирьох реакцій (рис.8).
1) окислення за участю ацил-КоА-дегідрогенази (ФАД-залежної дегідрогенази);
2) гідратація, що каталізує еноіл-КоА-гідратазой;
3) другого окислення під дією 3-гідроксіацетіл-КоА-дегідрогенази (НАД-залежної дегідрогенази);
4) тіоліза за участю ацетил-КоА-ацілтрансферази.
Сукупність цих чотирьох послідовностей реакцій становить один оборот b-окислення жирних кислот (див. Рис. 8).
Утворився ацетил-КоА піддається окисленню в циклі Кребса, а ацетил-КоА, вкоротити на два вуглецевих атома, знову багаторазово проходить весь шлях b-окислення аж до утворення бутіріл-КоА (4-вуглецеве з'єднання), на останньому етапі b-окислення розпадається на дві молекули ацетил-КоА.
При окисленні жирної кислоти, що містить n вуглецевих атомів, відбувається n / 2-1 цикл b-окислення (тобто на один цикл менше, ніж n / 2, так як при окисленні бутіріл-КоА відразу відбувається утворення двох молекул ацетил-КоА ) і всього вийде n / 2 молекул ацетил-КоА.
Наприклад при окисленні пальмітинової кислоти (С16) повторюється 16 / 2-1 = 7 циклів b-окислення і утворюється 16/2 = 8 молекул ацетил-КоА.
Малюнок 8 - Схема b-окислення жирних кислот
Баланс енергії. При кожному циклі b-окислення утворюється одна молекула ФАДН2 (див. Рис. 8; реакція 1) і одна молекула НАДН + Н + (реакція 3). Остання в процесі окислення дихального ланцюга і сполученого з ним фосфорилювання дають: ФАДН2 - 2 молекули АТФ і НАДН + Н + - 3 молекули АТФ, тобто в сумі за один цикл утворюється 5 молекул АТФ. При окисленні пальмітинової кислоти утворюється 5 * 7 = 35 молекул АТФ. В процесі b-окислення пальмітинової кислоти утворюється 8 молекул ацетил-КоА, кожна з яких, «згораючи» в циклі Кребса, дає 12 молекул АТФ, а 8 молекул дадуть 12 * 8 = 96 молекул АТФ.
Таким чином, всього за повної b-окисленні пальмітинової кислоти утворюється 35 + 96 = 131 молекула АТФ. З урахуванням однієї молекули АТФ, витраченої на самому початку на стадії активації жирної кислоти, загальний енергетичний вихід при повному окисленні однієї молекули пальмітинової кислоти складе 131-1 = 130 молекул АТФ.
Однак, що утворився в результаті b-окислення жирних кислот ацетил-КоА, може не тільки окислюватися до СО2. Н2 О, АТФ, вступаючи в цикл Кребса, але використовуватися на синтез холестерину. а також вуглеводів в глиоксилатного циклі.
Гліоксилатний шлях специфічний тільки для рослин і бактерій, у тваринних організмів він відсутній. Даний процес синтезу вуглеводів з жирів докладно описаний в методичному вказівці «Взаємозв'язок процесів обміну вуглеводів, жирів і білків» (див. П. 2.1.1, с. 26).