Деградація жирних кислот: β-окислення

Деградація жирних кислот: β-окислення

Після потрапляння в клітини жирні кислоти активуються шляхом утворення ацил-КоА Для цього потрібні дві багаті енергією ангідридні зв’язку АТФ (див. С. 112). У матрикс мітохондрій активовані жирні кислоти потрапляють у вигляді ацилкарнітину, який є трансмембранним переносником (див. С. 214).

Деградація жирних кислот відбувається в мітохондріальному матриксе шляхом окисного циклу реакцій, при якому послідовно відщеплюються С2-ланки у вигляді ацетил-КоА (активованої оцтової кислоти). Послідовне відщеплення ацетильних груп починається з карбоксильного кінця активованих жирних кислот кожен раз між С-2 (α-атомом) і С-3 (β-атомом). Тому цикл реакцій деградації називається β-окислюванням. Просторово і функціонально β-окислення тісно пов’язане з цитратним циклом (див. С. 140) і дихальної ланцюгом (див. С. 142).

Перша стадія β-окислення – дегидрирование активованої жирної кислоти (ацил-КоА) з утворенням β-ненасиченої жирної кислоти з подвійним зв’язком в транс-конфігурації (реакція [1]: дегидрирование). При цьому обидва атоми водню з електронами переносяться від ферменту [1] на електронпереносящіх флавопротеїнів (ETF). ETF-дегидрогеназа (5) переносить відновлювальні еквіваленти на убіхінон (кофермент Q), який є складовою частиною дихального ланцюга (див. Рис. 143). Друга стадія деградації жирної кислоти полягає в приєднанні молекули води до подвійного зв’язку ненасиченої жирної кислоти (реакція [2]: гідратірованіем). На третій стадії відбувається окислення гідроксильної групи при С-3 в карбонільну групу (реакція [3]: дегидрирование). Акцептором для відновлювальних еквівалентів є НАД + який передає їх в дихальний ланцюг. На четвертій стадії активована β-кетокислот розщеплюється ацілтрансферази (β-кетотіолази) у присутності коферменту А (реакція [4]: ​​тіолітіческое розщеплення). Продуктами реакції є ацетил-КоА і активована жирна кислота, вуглецевий ланцюг якої коротше на два вуглецевих атома в порівнянні з довжиною ланцюга вихідної жирної кислоти.
Для повної деградації довголанцюгової жирної кислоти цикл повинен багаторазово повторюватися; наприклад, для стеарил-КоА (18: 0) необхідні вісім циклів. Утворений ацетил-КоА може переноситися на оксалоацетат з утворенням цитрату, проміжного метаболіту цитратного циклу (див. С. 140). При надлишку ацетил-КоА в печінці утворюються кетонові тіла (див. С. 304).

Б. Енергетичний баланс деградації жирних кислот

Для розрахунку енергетичного балансу деградації жирної кислоти в якості прикладу розглянемо молекулу пальмітинової кислоти (16: 0), яка окислюється повністю до 16 молекул СО2. На першій стадії жирна кислота активується, споживаючи дві багаті енергією зв’язку [АТФ (АТР)], з утворенням пальмітоіл-СоА що складається з восьми C2-ланок. Потім протікають сім циклів β-окислення. При цьому утворюються 7 молекул відновленої форми флавопротеїнів (ETF) і 7 молекул НАДН + Н +. Обидва з’єднання включаються в дихальний ланцюг; окислення ETF через убіхінон дає в підсумку 1,5 молекули АТФ, а НАДН + Н + – 2,5 молекули (див. рис. 143). Таким чином, β-окислення одного пальмітоільного залишку дає 28 молекул (7 х 4) АТФ. Окислення кожної молекули ацетил-КоА призводить до утворення 10 молекул АТФ, що означає отримання ще 80 молекул (8 x 10) АТФ. З 28 + 80 молекул АТФ слід відняти дві молекули АТФ, витрачені при активації пальмітинової кислоти (див. Вище). Отже, при утилізації однієї молекули пальмітинової кислоти синтезуються 106 молекул АТФ, що відповідає вільної енергії 3300 кДж / моль (106 х 30,5 кДж / моль АТФ). Виграш в енергії при деградації жирних кислот істотно вище в порівнянні з розпадом вуглеводів (32 молекули АТФ на 1 молекулу глюкози) і білків навіть з урахуванням великих розмірів молекул. Тому жири є дуже вигідну форму збереження енергії.

Посилання на основну публікацію