Melyik zsírsav oxidálódik a leggyorsabban? Zsírsav oxidáció és energia felszabadulás. A zsírsav-oxidáció szakaszai

Minden többlépcsős oxidációs reakciót specifikus enzimek gyorsítanak. β-oxidációja magasabb zsírsavak univerzális biokémiai folyamat minden élő szervezetben előfordul. Emlősökben ez a folyamat számos szövetben játszódik le, elsősorban a májban, a vesében és a szívben. A telítetlen magasabb zsírsavak (olajsav, linolsav, linolén stb.) előzetesen telített savakká redukálódnak.

A β-oxidáción kívül, amely a zsírsavak lebontásának fő folyamata állatokban és emberekben, létezik α-oxidáció és ω-oxidáció is. Az α-oxidáció mind növényekben, mind állatokban előfordul, azonban a teljes folyamat a peroxiszómákban játszódik le. Az ω-oxidáció kevésbé elterjedt az állatok (gerincesek) körében, főként növényekben fordul elő. Az ω-oxidáció folyamata az endoplazmatikus retikulumban (ER) megy végbe.

A β-oxidációt 1904-ben fedezte fel egy német vegyész. Franz Knoop) különböző zsírsavakkal etetett kutyákkal végzett kísérletekben, amelyekben a -CH 3 metilcsoport terminális ω-C szénatomján egy hidrogénatomot egy -C 6 H 5 fenilgyökkel helyettesítettek.

Franz Knoop azt javasolta, hogy egy zsírsavmolekula oxidációja a testszövetekben a β-helyzetben történik. Ennek eredményeként a két szénatomos fragmensek egymás után válnak le a zsírsavmolekuláról a karboxilcsoport oldaláról.

A zsírsavak β-oxidációjának elmélete, amelyet F. Knoop javasolt, nagyrészt a zsírsav-oxidáció mechanizmusával kapcsolatos modern elképzelések alapjául szolgált.

A sejtben a triacilgliceridek hidrolízisével keletkezett vagy a vérből bekerült zsírsavakat aktiválni kell, mivel ezek maguk sem metabolikus anyagok, ezért nem lehetnek kitéve biokémiai reakcióknak, beleértve az oxidációt is. Aktiválásuk folyamata a citoplazmában történik ATP, koenzim A (HS-CoA) és Mg 2+ ionok részvételével. A reakciót a hosszú láncú acil-CoA szintetáz enzim katalizálja. Hosszú láncú zsírsav-CoA ligáz, KF), a folyamat endergonikus, vagyis az ATP molekula hidrolízisi energiájának felhasználása miatt megy végbe:

Az acil-CoA szintetázok mind a citoplazmában, mind a mitokondriális mátrixban megtalálhatók. Ezek az enzimek különböznek a különböző szénhidrogénlánchosszúságú zsírsavak specifikusságában. Zsírsavak rövid és közepes hosszúság láncok (4-12 szénatom) diffúzióval behatolhatnak a mitokondriális mátrixba. Ezeknek a zsírsavaknak az aktiválása a mitokondriális mátrixban történik.

Az emberi szervezetben túlsúlyban lévő (12-20 szénatomos) hosszú szénláncú zsírsavakat az acil-CoA szintetázok aktiválják. kívül a mitokondriumok külső membránja.

A reakció során felszabaduló pirofoszfátot a pirofoszfatáz (CP) enzim hidrolizálja:

Ebben az esetben a reakcióegyensúly az acil-CoA képződése felé tolódik el.

Mivel a zsírsavak aktiválódási folyamata a citoplazmában megy végbe, az acil-CoA további transzportja a membránon keresztül a mitokondriumokba szükséges.

A hosszú szénláncú zsírsavak szállítását a sűrű mitokondriális membránon a karnitin közvetíti. A mitokondriumok külső membránja tartalmazza a karnitin aciltranszferáz I enzimet (karnitin palmitoiltranszferáz I, CPT1, CF), amely katalizálja az acilkarnitin képződésével járó reakciót (az acilcsoport a CoA kénatomjáról a karnitin hidroxilcsoportjába kerül acilkarnitin (karnitin-COR)), amely a belső mitokondriális membránon keresztül diffundál:

A keletkező acilkarnitin az intermembrán téren át a belső membrán külső oldalára jut, és a karnitin acilkarnitin transzlokáz (CACT) enzim szállítja.

Miután az acilkarnitin (karnitin-COR) áthaladt a mitokondriális membránon, fordított reakció következik be - az acilkarnitin lebomlása a CoA-SH és a mitokondriális karnitin-acil-CoA transzferáz vagy karnitin-aciltranszferáz II (karnitin-palmitoil-transzferáz II) részvételével. , CF):

Így az acil-CoA elérhetővé válik a β-oxidációs enzimek számára. A szabad karnitint ugyanaz a transzlokáz juttatja vissza a mitokondriális belső membrán citoplazmatikus oldalára.

A zsírsavak transzmembrán transzportját a malonil-CoA gátolhatja.

A mitokondriális mátrixban a zsírsavak a Knoopp-Linen ciklusban oxidálódnak. Négy enzimet foglal magában, amelyek egymás után hatnak az acil-CoA-ra. Ennek a ciklusnak a végső metabolitja az acetil-CoA. Maga a folyamat négy reakcióból áll.

A keletkező acetil-CoA a Krebs-ciklusban oxidálódik, és a két szénatommal lerövidült acil-CoA ismételten végigmegy a teljes β-oxidációs úton, amíg butiril-CoA (4 szénatomos vegyület) keletkezik, amely viszont 2 molekulává oxidálódik acetil-CoA. A FADH 2 és NADH·H közvetlenül a légzőláncba jut.

A hosszú szénláncú zsírsavak teljes lebomlásához a ciklust sokszor meg kell ismételni, például a sztearil-CoA (C17H35CO~SCoA) esetében nyolc ciklus szükséges.

A páratlan szénatomszámú zsírsavak oxidációja következtében nemcsak acetil-CoA, FAD H 2 és NADH keletkezik, hanem egy molekula propionil-CoA (C 2 H 5 -CO~SCoA) is.

Ha két (-C=C-C-C=C-) vagy több telítetlen kötéssel rendelkező zsírsav oxidálódik, akkor még egy β-hidroxiacil-CoA epimeráz (AP) enzim szükséges.

A telítetlen zsírsavak oxidációs sebessége jóval magasabb, mint a telítetteké, a kettős kötések jelenléte miatt. Például, ha a telített sztearinsav oxidációs sebességét vesszük standardnak, akkor az olajsav oxidációs sebessége 11, a linolsav 114, a linolén 170, és az arachidon majdnem 200-szor nagyobb, mint a sztearin.

A FAD H 2 és NADH ETC mentén történő elektrontranszfer eredményeként 5 ATP molekula szintetizálódik (2 FADH 2-ből és 3 NADH-ból). A palmitinsav oxidációja esetén 7 β-oxidációs ciklus (16/2-1=7) megy végbe, ami 5 7=35 ATP molekula képződéséhez vezet. A palmitinsav β-oxidációja során, n acetil-CoA molekulák, amelyek mindegyike a trikarbonsavciklusban teljesen elégetve 12 ATP molekulát ad, és 8 molekula 12 8 \u003d 96 ATP molekulát ad.

Így összesen a palmitinsav teljes oxidációjával 35 + 96 = 131 ATP molekula keletkezik. Figyelembe véve azonban egy ATP-molekulát, amely AMP-vé hidrolizálódik, azaz 2 makroerg kötést vagy két ATP-t a legelején az aktiválási folyamatra (palmitoil-CoA képződésére) fordítanak, az össz. energiakibocsátás egy palmitinsavmolekula teljes oxidációjával állati szervezet körülményei között 131-2 = 129 molekula lesz.

A palmitinsav oxidációjának általános egyenlete a következő:

A β-oxidációs folyamat eredményeként keletkező ATP teljes mennyiségének kiszámítására szolgáló képlet:

Egyes zsírsavak β-oxidációjának energiaszámítását táblázat formájában mutatjuk be.

A mitokondriumokban előforduló zsírsavak β-oxidációja mellett mitokondriálison kívüli oxidáció is zajlik. A hosszabb lánchosszúságú zsírsavak (C 20-tól) nem oxidálódnak a mitokondriumokban a sűrű kettős membrán jelenléte miatt, ami megakadályozza a membránközi téren való átjutást. Ezért a hosszú szénláncú zsírsavak (C 20-C 22 vagy több) oxidációja a peroxiszómákban megy végbe. A peroxiszómákban a zsírsavak β-oxidációja módosított formában megy végbe. Oxidációs termékek benne ez az eset acetil-CoA, oktanoil-CoA és hidrogén-peroxid H 2 O 2. Az acetil-CoA FAD-függő dehidrogenáz által katalizált lépésben képződik. A peroxiszóma enzimek nem támadják meg a rövid szénláncú zsírsavakat, és a β-oxidációs folyamatot leállítja az oktanoil-CoA képződése.

Ez a folyamat nem kapcsolódik oxidatív foszforilációhoz és ATP-képződéshez, ezért az oktanoil-CoA és az acetil-CoA átkerül a CoA-ból a karnitinbe, és a mitokondriumokba kerül, ahol oxidálódnak ATP-vé.

A peroxiszómális β-oxidáció aktiválódása a C 20-tól kezdődően elfogyasztott élelmiszer túlzott zsírsavtartalma mellett, valamint lipidcsökkentő gyógyszerek szedésekor következik be. gyógyszerek.

A β-oxidáció sebessége a karnitin-palmitoiltranszferáz I (CPTI) enzim aktivitásától is függ. A májban ezt az enzimet gátolja a malonil-CoA, a zsírsav-bioszintézis során keletkező anyag.

Izomban a karnitin-palmitoil-transzferáz I-et (CPTI) is gátolja a malonil-CoA. Bár az izomszövet nem szintetizál zsírsavakat, van egy acetil-CoA karboxiláz izoenzimje, amely malonil-CoA-t szintetizál a β-oxidáció szabályozására. Ezt az izoenzimet a sejtekben az adrenalin hatására aktiválódó protein kináz A, valamint az AMP-függő protein kináz foszforilálja, és így gátolja; a malonil-CoA koncentrációja csökken. Ennek eredményeként a fizikai munka során, amikor az AMP megjelenik a sejtben, az adrenalin hatására aktiválódik a β-oxidáció, ennek sebessége azonban az oxigén elérhetőségétől is függ. Ezért a β-oxidáció csak 10-20 perccel az indulás után válik energiaforrássá az izmok számára. a fizikai aktivitás(ún. aerob gyakorlat), amikor megnövekszik az oxigén áramlása a szövetekbe.

A karnitin hibái közlekedési rendszer fermentopátiában és karnitinhiányos állapotokban nyilvánul meg az emberi szervezetben.

A karnitin elvesztésével kapcsolatos leggyakoribb hiányos állapotok bizonyos testállapotok során:

A karnitinhiány jelei és tünetei a hipoglikémiás rohamok, amelyek a glükoneogenezis csökkenése miatt fordulnak elő a zsírsavak β-oxidációs folyamatának megsértése, a ketontestek képződésének csökkenése következtében, amelyet a zsírsavak növekedése kísér. szabad zsírsav (FFA) tartalom a vérplazmában, izomgyengeség (myasthenia gravis), valamint lipid felhalmozódás.

A mitokondriumokban 3 típusú acil-CoA dehidrogenáz létezik, amelyek hosszú, közepes vagy rövid szénláncú gyökkel oxidálják a zsírsavakat. A zsírsavak, mivel a gyök a β-oxidáció során lerövidül, ezek az enzimek szekvenciálisan oxidálhatják. Genetikai hiba (CF) - MCADD(rövidítése M közép- c hain a cil-CoA d ehidrogenáz d hatékonyság) a leggyakoribb más örökletes betegségekhez képest – 1:15 000. A hibás gén gyakorisága ACADM, közepes lánchosszúságú acil-CoA zsírsav-dehidrogenázt kódoló, az európai lakosság körében - 1:40. Ez egy autoszomális recesszív rendellenesség, amely T nukleotid szubsztitúcióból (.

A dikarbonsavas aciduria olyan betegség, amely a 6-10 szénatomos dikarbonsavak fokozott kiválasztódásával és ennek hátterében fellépő hipoglikémiával jár, azonban nem jár együtt a ketontestek tartalom növekedésével. Ennek a betegségnek az oka az MCADD. Ezzel egyidejűleg a β-oxidáció megzavarodik és a hosszú szénláncú zsírsavak ω-oxidációja fokozódik, amelyek lerövidülnek a szervezetből kiürülő közepes szénláncú dikarbonsavakra.

Zellweger-szindróma vagy cerebrohepatorenalis szindróma, Hans Zellweger amerikai gyermekorvos (eng. H. U. Zellweger) által leírt ritka örökletes betegség, amely a peroxiszómák hiányában nyilvánul meg a test minden szövetében. Ennek eredményeként a poliénsavak (C 26-C 38), amelyek hosszú szénláncú zsírsavak, felhalmozódnak a szervezetben, különösen az agyban. A Zellweger-szindróma spektrumában a peroxiszóma biogenezis rendellenességeinek hozzávetőleges előfordulása 1:50 000 újszülöttnél az Egyesült Államokban és 1:500 000 újszülöttnél Japánban. A szindrómára jellemzőek: prenatális növekedési retardáció; izom hipotenzió; szopási nehézség; areflexia; dolichocephaly; magas homlok; kerek lapos arc; puffadt szemhéjak; hipertelorizmus; A szem mongoloid bemetszése; szürkehályog; pigmentos retinopathia vagy látóideg-dysplasia; írisz coloboma; alacsonyan fekvő fülkagyló; mikrognathia; szájpadhasadék; az ujjak oldalirányú vagy mediális görbülete; májkárosodás (hepatomegalia (megnövekedett májtérfogat), intrahepatikus csatorna dysgenesis, májcirrhosis); policisztás vesebetegség; gyakran - súlyos, összeegyeztethetetlen a tüdő élettani rendellenességeivel és szívhibákkal; késleltetett pszichomotoros fejlődés; görcsök; tartós sárgaság. A patológiai vizsgálat a neuronok késleltetett mielinizációját tárja fel; lipidek felhalmozódása az asztrocitákban; a májban, a vesében és az agyban a plazmogének tartalma csökken; a májsejtekben és a test más szöveteiben a peroxiszómák száma csökken, a legtöbb peroxiszomális enzim inaktív. A transzaminázok aktivitása a vérben megnő, és tartós hiperbilirubinémia figyelhető meg. Hipoglicin jelenlétében főként butiril-CoA halmozódik fel, amely szabad vajsavvá (butirát) hidrolizálódik. A feleslegben lévő vajsav belép

zsírsav molekula mitokondriumokká hasítanak a két szénből álló fragmensek fokozatos hasításával acetilkoenzim A (acetil-CoA) formájában.
Felhívjuk figyelmét, hogy az első béta oxidációs lépés egy zsírsavmolekula és a koenzim A (CoA) kölcsönhatása acil-CoA zsírsavat képezve. A 2., 3. és 4. egyenletben a zsírsav acil-CoA béta-szénje (jobbról a második szén) kölcsönhatásba lép egy oxigénmolekulával, melynek eredményeként a béta-szén oxidálódik.

Az egyenlet jobb oldalán 5 a molekula két szénatomos része lehasad, acetil-CoA képződik, amely az extracelluláris folyadékba kerül. Ezzel egyidejűleg egy másik CoA molekula kölcsönhatásba lép a megmaradt zsírsavmolekula végével, újra létrehozva a zsírsav acil-CoA-t. Maga a zsírsavmolekula ekkor 2 szénatommal rövidül, mert. az első acetil-CoA már levált a termináljáról.

Aztán ez lerövidült acil-CoA zsírsav molekula 1 további acetil-CoA molekula szabadul fel, ami további 2 szénatommal lerövidíti az eredeti zsírsavmolekulát. A zsírsavmolekulákból acetil-CoA molekulák felszabadulása mellett 4 szénatom szabadul fel a folyamat során.

Acetil-CoA oxidáció. A zsírsavak béta-oxidációja során a mitokondriumokban képződő acetil-CoA molekulák azonnal belépnek a citromsav körforgásába, és elsősorban az oxálecetsavval kölcsönhatásba lépve citromsavat képeznek, amelyet azután kemoozmotikusan szekvenciálisan oxidálnak. mitokondriális oxidációs rendszerek. A citromsavciklus nettó reakcióhozama 1 acetil-CoA molekulára számítva:
CH3COCoA + oxálecetsav + 2H20 + ADP => 2CO2 + 8H + HCoA + ATP + oxálecetsav.

Így a kezdeti után zsírsavak lebontása az acetil-CoA képződésével ezek végső hasítása ugyanúgy történik, mint a glükóz metabolizmusa során a piroborsavból képződő acetil-CoA hasítása. A keletkező hidrogénatomokat ugyanaz a mitokondriális oxidációs rendszer oxidálja, amelyet a szénhidrát-oxidáció során használnak, és nagy mennyiségű adenozin-trifoszfát képződik.

Amikor a zsírsavak oxidálódnak hatalmas mennyiségű ATP termelődik. Az ábrán látható, hogy az acetil-CoA zsírsavláncról való leválasztásakor felszabaduló 4 hidrogénatom FADH2, NADH és H+ formájában szabadul fel, így 1 sztearinsavmolekula lehasadásakor 9 acetil-CoA molekula mellett. , további 32 egy hidrogénatom. Ahogy a 9 acetil-CoA molekula mindegyike lebomlik a citromsav ciklusban, további 8 hidrogénatom szabadul fel, így összesen 72 hidrogénatom keletkezik.

teljes 1 molekula felhasadásakor a sztearinsav 104 hidrogénatomot szabadít fel. Ebből az összesből 34 atom szabadul fel flavoproteinekhez kötődve, a maradék 70 pedig nikotinamid-adenin-dinukleotidhoz kötött formában, azaz. OVER-H+ és H+ formájában.

Hidrogén oxidáció e kétféle anyaghoz kapcsolódó mitokondriumokban végbemennek, de bejutnak az oxidációs folyamatba különböző pontokat, így a flavoproteinekhez kapcsolódó 34 hidrogénatom mindegyikének oxidációja 1 ATP molekula felszabadulását eredményezi. További 1,5 ATP molekula szintetizálódik minden 70 NAD+-ból és H+-ból. Ez 34 további 105 ATP-molekulát (azaz összesen 139-et) ad a hidrogén oxidációja során, amely az egyes sztearinsavmolekulák oxidációja során leválik.

További 9 ATP molekula a citromsav körforgásában keletkeznek (a hidrogén oxidációja során keletkező ATP-n kívül) a metabolizált acetil-CoA 9 molekulájára 1-1. Tehát 1 sztearinsavmolekula teljes oxidációjával összesen 148 ATP-molekula keletkezik. Tekintettel arra, hogy a sztearinsav és a CoA kölcsönhatása e zsírsav metabolizmusának kezdeti szakaszában 2 ATP-molekulát fogyaszt, az ATP nettó hozama 146 molekula.

Vissza a "" szakasz tartalomjegyzékéhez

A zsírsavak oxidációja a májban, a vesében, a váz- és szívizmokban, a zsírszövetben történik.

F. Knoop azt javasolta, hogy a testszövetekben egy zsírsavmolekula oxidációja a b-oxidáció során megy végbe. Ennek eredményeként a zsírsavmolekuláról a karboxilcsoport oldaláról kétszénrészek válnak le. A zsírsavak b-oxidációjának folyamata a következő lépésekből áll:

zsírsav aktiválás. A cukorglikolízis első szakaszához hasonlóan a b-oxidáció előtt a zsírsavak aktiválódnak. Ez a reakció a mitokondriális membrán külső felületén megy végbe ATP, koenzim A (HS-CoA) és Mg 2+ ionok részvételével. A reakciót az acil-CoA szintetáz katalizálja:

A reakció eredményeként acil-CoA képződik, amely a zsírsav aktív formája.

A zsírsavak szállítása a mitokondriumokba. A zsírsavak koenzimatikus formája, akárcsak a szabad zsírsavak, nem képes behatolni a mitokondriumokba, ahol valójában oxidációjuk megy végbe; a karnitin (g-trimetilamino-b-hidroxi-butirát) az aktivált zsírok hordozójaként szolgál. savak a belső mitokondriális membránon keresztül.):

Miután az acilkarnitin áthaladt a mitokondriális membránon, fordított reakció következik be - az acilkarnitin lebomlása a HS-CoA és a mitokondriális karnitin-aciltranszferáz részvételével:

A mitokondriumokban lévő acil-CoA b-oxidációs folyamaton megy keresztül.

Ez az oxidációs út egy oxigénatom hozzáadásával jár a b-helyzetben található zsírsav szénatomjához:

A b-oxidáció során a zsírsav-szénlánc karboxilvégéről szekvenciálisan lehasadnak a két szénatomos fragmensek acetil-CoA formájában, és a zsírsavlánc ennek megfelelően lerövidül:

A mitokondriális mátrixban az acil-CoA négy reakcióból álló ismétlődő sorozat eredményeként bomlik le (8. ábra).

1) oxidáció az acil-CoA dehidrogenáz (FAD-függő dehidrogenáz) részvételével;

2) enoil-CoA hidratáz által katalizált hidratálás;

3) a második oxidáció 3-hidroxi-acetil-CoA-dehidrogenáz (NAD-függő dehidrogenáz) hatására;

4) tiolízis acetil-CoA aciltranszferáz részvételével.

E négy reakciósorozat kombinációja a zsírsavak b-oxidációjának egy fordulata (lásd 8. ábra).

A keletkező acetil-CoA a Krebs-ciklusban oxidáción megy keresztül, és a két szénatommal lerövidült acetil-CoA ismételten végigmegy a b-oxidáció teljes útján egészen a butiril-CoA (4 szénatomos vegyület) képződéséig. A b-oxidáció utolsó szakaszában két acetil-CoA molekulára bomlik.

Egy n szénatomos zsírsav oxidációja során n/2-1 b-oxidációs ciklus megy végbe (azaz egy ciklussal kevesebb, mint n/2, mivel a butiril-CoA oxidációja során azonnal két acetil-CoA molekula jön létre. forma ) és összesen n/2 acetil-CoA molekulát kapunk.

Például a palmitinsav (C 16) oxidációja során 16/2-1=7 b-oxidációs ciklus ismétlődik és 16/2=8 acetil-CoA molekulák képződnek.

8. ábra - A zsírsavak b-oxidációjának sémája

Energia egyensúly. A b-oxidáció minden ciklusával egy FADH 2 molekula (lásd 8. ábra; 1. reakció) és egy NADH + H + molekula (3. reakció) képződik. Ez utóbbiak a légzési lánc oxidációja és a kapcsolódó foszforiláció során: FADH 2 - 2 ATP molekulát és NADH + H + - 3 ATP molekulát, azaz. összesen 5 ATP molekula képződik egy ciklusban. Amikor a palmitinsav oxidálódik, 5 * 7 \u003d 35 ATP molekula képződik. A palmitinsav b-oxidációja során 8 acetil-CoA molekula képződik, amelyek mindegyike a Krebs-ciklusban „leégve” 12 ATP-molekulát ad, és 8 molekula 12 * 8 = 96 ATP-molekulát ad.

Így összesen a palmitinsav teljes b-oxidációjával 35 + 96 = 131 ATP molekula keletkezik. Figyelembe véve egy ATP-molekulát, amely a zsírsavak aktiválásának legelején elköltött, egy palmitinsav-molekula teljes oxidációjához a teljes energiahozam 131-1=130 ATP-molekula lesz.

A zsírsavak b-oxidációja során képződő acetil-CoA azonban nemcsak CO 2 , H 2 O, ATP-vé oxidálható, belépve a Krebs-ciklusba, hanem felhasználható koleszterin szintézisére, valamint szénhidrátok előállítására is. a glioxilát ciklus.

A glioxilát út csak növényekre és baktériumokra specifikus, állati szervezetekben hiányzik. A szénhidrátok zsírokból történő szintézisének ezt a folyamatát részletesen leírja iránymutatásokat„A szénhidrátok, zsírok és fehérjék metabolizmusának folyamatai közötti kapcsolat” (lásd a 2.1.1. bekezdést, 26. o.).

Hidrolízis trigliceridek hasnyálmirigy-lipáz hajtja végre. pH-optimuma 8, a TG-t túlnyomórészt 1-es és 3-as pozícióban hidrolizálja, 2 szabad zsírsav és 2-monoacilglicerin (2-MG) képződésével. A 2-MG jó emulgeálószer. A 2-MG 28%-a izomeráz hatására 1-MG-vé alakul. Az 1-MG nagy részét a hasnyálmirigy-lipáz hidrolizálja glicerinné és zsírsavvá, a hasnyálmirigyben a hasnyálmirigy-lipáz a kolipáz proteinnel együtt szintetizálódik. A kolipáz inaktív formában képződik, és a bélben a tripszin hatására részleges proteolízissel aktiválódik. A kolipáz hidrofób doménjével a lipidcseppek felszínéhez kötődik, míg hidrofil doménje elősegíti a hasnyálmirigy-lipáz aktív központjának maximális közeledését a TG-hez, ami felgyorsítja a hidrolízisüket.

Az oxidáció a mitokondriális mátrixban történik. Először a zsírsav aktiválódik: 1 .A citoplazmában minden sav aktiválódik CoA-8H és az ATP energiája segítségével. 2. Az aktív zsírsav, az acil-CoA a citoszolból a mitokondriális mátrixba (MC) szállítódik. A CoA-8H a citoszolban marad, és a zsírsavmaradék - acil - egyesül a karnitinnel (lat. - sars - hús) - a karnitint izolálják izomszövet) acil-karnitin képződésével, amely bejut az MX membránközi terébe. A mitokondriumok membránközi teréből az acil-karnitin komplex átkerül az MCh mátrixba. Ugyanakkor a karnitin a membránközi térben marad. A mátrixban az acil a CoA-8H-hoz kötődik. 3. Oxidáció. Az MX mátrixban aktív zsírsav képződik, amelyet tovább oxidációs reakcióknak vetnek alá a végtermékekké. A béta-oxidáció során a zsírsav béta-helyzetében lévő -CH2- csoport -C- csoporttá oxidálódik. Ebben az esetben a dehidrogénezés két szakaszban történik: az acil-dehidrogenáz (flavin enzim, a hidrogén ubikinonba kerül) és a béta-hidroxi-acil-dehidrogenáz (NAD + hidrogén-akceptor) részvételével. Ezután a béta-ketoacil-CoA a tioláz enzim hatására acetil-CoA-ra és acil-CoA-ra bomlik, az eredetihez képest 2 szénatommal lerövidül. Ez az acil-CoA ismét béta-oxidáción megy keresztül. Ennek a folyamatnak a többszöri megismétlése a zsírsav teljes lebomlásához vezet acil-CoA-vá. Zsírsavak oxidációja. 2 szakaszból áll: 1. szekvenciális hasítás a sav C-terminálisáról egy két szénatomos fragmens acetil-CoA formájában; 2.az acetil-CoA oxidációja a Krebs-ciklusban CO2-vé és H2O-vá. A zsírsav-oxidáció energiaértéke. A sztearinsav (C 18) 8 oxidációs cikluson megy keresztül, 9 acetil-CoA képződésével. Minden oxidációs ciklusban 8 * 5 ATP \u003d 40 ATP képződik, az acetil-CoA 9 * 12 ATP \u003d 108 ATP képződik. Összesen: 148 ATP, de 1 ATP a citoszolban a zsírsavak aktiválására fordítódik, így összesen 147 ATP

β - magasabb zsírsavak (HFA) oxidációja. Az eljárás energiahatékonysága (telített és telítetlen zsírsavak esetében). A HFA-k szöveti oxidációjának hatása a szövetek glükózfelhasználására.

β-oxidáció - el nem ágazó közepes és rövid szénhidrogénláncú zsírsavak sajátos katabolizmusa. A β-oxidáció a mitokondriális mátrixban megy végbe, amelyben 2 szénatom acetil-CoA formájában szekvenciálisan elválik az FA C-végétől. A FA β-oxidáció csak aerob körülmények között megy végbe, és nagy mennyiségű energiaforrás, az FA β-oxidációja aktívan megy végbe a vörös vázizmokban, a szívizomban, a vesékben és a májban. Az FA-k nem szolgálnak energiaforrásként az idegszövetek számára, mivel az FA-k nem jutnak át a vér-agy gáton, mint más hidrofób anyagok. Ugyanakkor a zsírsavak zsírszövetből történő mobilizációja következtében megnő a vérben a zsírsavak koncentrációja.

LCD aktiválás

A zsírsavak aktiválódása a zsírsavak és a HSCoA közötti makroerg kötés kialakulásának eredményeként következik be, az Acil-CoA képződésével. A reakciót az Acil-CoA szintetáz enzim katalizálja:

RCOOH + HSKoA + ATP → RCO~SCoA + AMP + PPn

A pirofoszfátot a pirofoszfatáz enzim hidrolizálja: H 4 P 2 O 7 + H 2 O → 2H 3 PO 4

Az acil-CoA szintetázok mind a citoszolban (a mitokondriumok külső membránján), mind a mitokondriális mátrixban megtalálhatók. Ezek az enzimek különböznek a különböző szénhidrogénlánchosszúságú zsírsavak specifikusságában.

Szállítási LCD. A zsírsavak mitokondriális mátrixba történő szállítása a szénlánc hosszától függ.

A rövid és közepes lánchosszúságú (4-12 szénatomos) FA-k diffúzióval behatolhatnak a mitokondriális mátrixba. Ezek a zsírsavak a mitokondriális mátrixban található acil-CoA szintetázok hatására aktiválódnak, a hosszú szénláncú zsírsavak először a citoszolban (a mitokondriális külső membránon lévő acil-CoA szintetázok) aktiválódnak, majd egy speciálisan a mitokondriális mátrixba kerülnek. karnitint használó szállítórendszer. karnitin élelmiszerből származik, vagy lizinből és metioninból szintetizálódik C-vitamin részvételével.

 A mitokondriumok külső membránjában a karnitin-aciltranszferáz I (karnitin-palmitoil-transzferáz I) enzim katalizálja az acil átvitelét a CoA-ból karnitinbe, acilkarnitin képződésével;

Az acilkarnitin a membránközi téren keresztül a belső membrán külső oldalára jut, és a karnitin acilkarnitin transzlokáza szállítja a belső mitokondriális membrán belső felületére;

 A karnitin-aciltranszferáz II enzim katalizálja az acil átvitelét a karnitinből az intramitokondriális HSCoA-ba, Acil-CoA képződésével;

• A szabad karnitint ugyanaz a transzlokáz juttatja vissza a belső mitokondriális membrán citoszolikus oldalára.

Reakciók zsírsavak β-oxidációja

1. A β-oxidáció az acil-CoA FAD-függő Acil-CoA dehidrogenáz általi dehidrogénezésével kezdődik, és az Enoil-CoA α- és β-C atomjai között kettős kötés (transz) képződik. A redukált FADH 2 CPE-ben oxidálva 2 ATP molekula szintézisét biztosítja;

2. Az Enoil-CoA hidratáz vizet ad az Enoil-CoA kettős kötéséhez, és így β-hidroxi-acil-CoA-t képez;

3. A β-hidroxi-acil-CoA-t a NAD-függő dehidrogenáz β-ketoacil-CoA-vá oxidálja. A redukált NADH 2 CPE-vé oxidálva 3 ATP molekula szintézisét biztosítja;

4. A tioláz HCoA részvételével lehasítja az acetil-CoA-t a β-ketoacil-CoA-ból. 4 reakció eredményeként Acil-CoA képződik, amely 2 szénatommal rövidebb, mint az előző Acil-CoA. A képződött acetil-CoA, amely a TCA-ban oxidálódik, 12 ATP molekula szintézisét biztosítja a CPE-ben.

Ezután az Acil-CoA ismét β-oxidációs reakciókba lép. A ciklusok addig folytatódnak, amíg az Acil-CoA 2 szénatomos acetil-CoA-vá alakul (ha az FA páros számú szénatomot tartalmaz) vagy butiril-CoA-vá 3 szénatommal (ha az FA páratlan számú szénatomot tartalmaz).

A páros szénatomszámú telített zsírsavak oxidációjának energiamérlege

Amikor az FA aktiválódik, az ATP 2 makroerg kötése elfogy.

A páros szénatomszámú telített zsírsav oxidációja során csak FADH 2, NADH 2 és Acetil-CoA képződik.

A β-oxidáció 1 ciklusához 1 FADH 2, 1 NADH 2 és 1 Acetil-CoA képződik, amelyek oxidálva 2+3+12=17 ATP-t adnak.

A zsírsavak β-oxidációjának ciklusainak száma = a C atomok száma az (LC/2)-1-ben. A palmitinsav (16/2)-1 = 7 cikluson megy keresztül a β-oxidáció során. 7 ciklus alatt 17 * 7 \u003d 119 ATP képződik.

A β-oxidáció utolsó ciklusát további acetil-CoA képződése kíséri, amely oxidálva 12 ATP-t ad.

Így a palmitinsav oxidációja során: -2 + 119 + 12 = 129 ATP keletkezik.

A β-oxidáció, palmitoil-CoA összefoglaló egyenlete:

C 15 H 31 CO-CoA + 7 FAD + 7 OVER + + 7 HSKoA → 8 CH 3 -CO-KoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2

A páratlan szénatomszámú telített zsírsavak oxidációjának energiamérlege

A páratlan szénatomszámú telített FA β-oxidációja kezdetben ugyanúgy megy végbe, mint a párosnál. Az ATP 2 makroerg kötése aktiválódik.

A 17 szénatomos LC β-oxidáció során 17/2-1 = 7 ciklus áthalad. 1 ciklusra 2+3+12=17 ATP képződik 1 FADH 2-ből, 1 NADH 2-ből és 1 Acetil-CoA-ból. 7 ciklus alatt 17 * 7 \u003d 119 ATP képződik.

A β-oxidáció utolsó ciklusát nem acetil-CoA, hanem 3 szénatomos propionil-CoA képződés kíséri.

A propionil-CoA karboxileződik 1 ATP felhasználásával propionil-CoA karboxilázzal, így D-metil-malonil-CoA keletkezik, amely izomerizáció után először L-metil-malonil-CoA-vá, majd szukcinil-CoA-vá alakul. A szukcinil-CoA benne van a CTC-ben, és oxidálva PHA-t és 6 ATP-t ad. A csuka beléphet a glükoneogenezisbe a glükóz szintézis érdekében. A B12-vitamin hiánya a vérben való felhalmozódáshoz és a metilmalonil vizelettel történő kiválasztásához vezet. A FA oxidációja során a következők keletkeznek: -2+119-1+6=122 ATP.

A 17 szénatomos zsírsavak β-oxidációjának általános egyenlete:

C 16 H 33 CO-CoA + 7 FAD + 7 FELÉ + + 7 HSKoA → 7 CH 3 -CO-KoA + 1 C 2 H 5 -CO-KoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2

A páros szénatomszámú telítetlen zsírsavak oxidációjának energiamérlege

Az emberi szervezetben található zsírsavak körülbelül fele telítetlen. Ezeknek a savaknak a β-oxidációja a szokásos módon megy végbe, amíg a kettős kötés 3 és 4 szénatom közé nem kerül, majd az enoil-CoA izomeráz enzim a kettős kötést a 3-4 pozícióból a 2-3 pozícióba mozgatja és megváltoztatja a cisz konformációt. a kettős kötés transz-lé, ami a β-oxidációhoz szükséges. Ebben a β-oxidációs ciklusban, mivel az FA-ban már van kettős kötés, nem megy végbe az első dehidrogénezési reakció, és nem képződik FADH 2. Továbbá a β-oxidációs ciklusok folytatódnak, nem térnek el a szokásostól.

Az energiamérleget ugyanúgy számítjuk ki, mint a páros számú C atomos telített zsírsavak esetében, minden kettős kötéshez csak 1 FADH 2 és ennek megfelelően 2 ATP hiányzik.

A palmitoleil-CoA β-oxidációjának általános egyenlete:

C 15 H 29 CO-CoA + 6 FAD + 7 FELÉ + + 7 HSKoA → 8 CH 3 -CO-KoA + 6 FADH 2 + 7 NADH 2

A palmitoleinsav β-oxidációjának energiamérlege: -2+8*12+6*2+7*3=127 ATP.

Éhség, testmozgás → glukagon, adrenalin → TG lipolízis zsírsejtekben → FA a vérben → β-oxidáció aerob körülmények között izmokban, májban → 1) ATP; 2) ATP, NADH 2, Acetil-CoA, (FA) → ↓ glikolízis → glükóz megtakarítás, szükséges idegszövetekhez, eritrocitákhoz stb.

Élelmiszer → inzulin → glikolízis → acetil-CoA → malonil-CoA és zsírsavak szintézise

Malonil-CoA → malonil-CoA → ↓ karnitin-aciltranszferáz I szintézise a májban → ↓ zsírsavak transzportja a mitokondriális mátrixba → ↓ zsírsavak a mátrixban → ↓ zsírsavak β-oxidációja

IVFA bioszintézise. A palmitát-szintáz komplex szerkezete. A folyamat kémiája és szabályozása.

A palmitinsav szintézise

Malonil-CoA képződése

Az FA-szintézis első reakciója az acetil-CoA átalakulása malonil-CoA-vá. Ezt a szabályozó reakciót az FA szintézisben az acetil-CoA karboxiláz katalizálja.

Az acetil-CoA karboxiláz több biotin tartalmú alegységből áll.

A reakció 2 lépésben megy végbe:

1) CO 2 + biotin + ATP → biotin-COOH + ADP + Fn

2) acetil-CoA + biotin-COOH → malonil-CoA + biotin

Az acetil-CoA karboxiláz szabályozása többféle módon történik:

3) Enzim alegység komplexek asszociációja/disszociációja. Inaktív formájában az acetil-CoA karboxiláz 4 alegységből álló komplex. A citrát stimulálja a komplexek asszociációját, aminek következtében az enzim aktivitása megnő. A palmitoil-CoA a komplexek disszociációját és az enzimaktivitás csökkenését okozza;

2) Az acetil-CoA karboxiláz foszforilációja/defoszforilációja. A glukagon vagy az adrenalin az adenilát-cikláz rendszeren keresztül serkenti az acetil-CoA karboxiláz alegységek foszforilációját, ami inaktiválásához vezet. Az inzulin aktiválja a foszfoprotein foszfatázt, az acetil-CoA karboxiláz defoszforilálódik. Ezután citrát hatására megtörténik az enzim protomereinek polimerizációja, és az aktívvá válik;

3) Hosszú távú fogyasztás szénhidrátban gazdag a lipidszegény táplálék pedig az inzulin szekréció növekedéséhez vezet, ami az acetil-CoA karboxiláz, palmitát szintáz, citrát liáz, izocitrát dehidrogenáz szintézisét indukálja, valamint felgyorsítja a zsírsavak és trigliceridek szintézisét. Az éhezés vagy a zsírokban gazdag élelmiszer az enzimek és ennek megfelelően a zsírsavak és trigliceridek szintézisének csökkenéséhez vezet.

Palmitinsav képződése

A malonil-CoA képződése után a palmitinsav szintézise a multienzim komplexen folytatódik - zsírsav-szintetáz (palmitoil-szintetáz) .

A palmitoil-szintáz egy dimer, amely két azonos polipeptidláncból áll. Mindegyik láncban 7 aktív hely és egy aciltranszfer fehérje (ACP) található. Mindegyik láncban 2 SH-csoport található: az egyik SH-csoport a ciszteinhez, a másik egy foszfopanteinsav-csoporthoz tartozik. Az egyik monomer cisztein SH csoportja egy másik protomer 4-foszfopanteteinát SH csoportja mellett helyezkedik el. Így az enzim protomerei fejtől farokig helyezkednek el. Bár mindegyik monomer tartalmazza az összes katalitikus helyet, egy 2 protomerből álló komplex funkcionálisan aktív. Ezért valójában 2 LC szintetizálódik egyszerre.

Ez a komplex egymás után 2 szénatommal meghosszabbítja az FA-gyököt, melynek donora a malonil-CoA.

A palmitinsav szintézisének reakciói

1) Az acetil átvitele a CoA-ból a cisztein SH-csoportjába az acetil-transaciláz központ által;

2) malonil átvitele a CoA-ból az APB SH-csoportjába a malonil-transaciláz centrummal;

3) A ketoacil-szintáz központtal az acetilcsoport a malonilcsoporttal kondenzálódik, így ketoacil keletkezik, és CO 2 szabadul fel.

4) A ketoacilt a ketoacil-reduktáz hidroxiacillá redukálja;

5) Az oxiacilt hidratázzal dehidratálják enoillá;

6) Az enoilt az enoil-reduktáz acillá redukálja.

Az első reakcióciklus eredményeként 4 szénatomos acil (butiril) keletkezik. Ezután a butiril a 2-es pozícióból az 1-es pozícióba kerül (ahol az acetil az első reakcióciklus elején volt). Ezután a butiril ugyanazon átalakuláson megy keresztül, és 2 szénatommal meghosszabbodik (malonil-CoA-ból).

Hasonló reakcióciklusok ismétlődnek, amíg egy palmitinsav gyök keletkezik, amely a tioészteráz centrum hatására hidrolitikusan elválik az enzimkomplextől, és szabad palmitinsavvá alakul.

A palmitinsav acetil-CoA-ból és malonil-CoA-ból történő szintézisének általános egyenlete a következő:

CH 3 -CO-SKoA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKoA + 14 NADPH 2 → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6

H 2 O + 8 HSKoA + 14 NADP +

Zsírsavak szintézise palmitinsavból és más zsírsavakból

LC megnyúlás elongáz reakciókban

Az FA megnyúlását nyúlásnak nevezzük. A FA-k szintetizálhatók a palmitinsav és más hosszabb FA-k EPR megnyúlásának eredményeként. Minden LC hossznak megvannak a saját elongázai. A reakciók sorrendje hasonló a palmitinsav szintéziséhez, azonban ebben az esetben nem az APB-re, hanem a CoA-ra történik a szintézis. A májban a megnyúlás fő terméke a sztearinsav. A szfingolipidek szintéziséhez szükséges hosszú szénláncú zsírsavak (C=20-24) az idegszövetekben képződnek.

Telítetlen zsírsavak szintézise deszaturáz reakciókban

A kettős kötések FA-gyökökbe való beépülését deszaturációnak nevezzük. A zsírsavak deszaturációja az ER-ben megy végbe a deszaturázok által katalizált monooxigenáz reakciókban.

Sztearoil-CoA deszaturáz- szerves enzim, nem hem vasat tartalmaz. Katalizálja 1 kettős kötés kialakulását 9 és 10 szénatom között FA-ban. A sztearoil-CoA deszaturáz elektronokat ad át a citokróm b 5-ről 1 oxigénatomra, protonok részvételével ez az oxigén vizet képez. A második oxigénatom a sztearinsavhoz csatlakozik hidroxi-acil képződik, amely olajsavvá dehidrogéneződik.

Az emberi szervezetben jelenlévő FA-deszaturázok a kilencedik szénatomtól távolabbi FA-ban nem tudnak kettős kötést kialakítani, ezért az ω-3 és ω-6 családba tartozó FA-k nem szintetizálódnak a szervezetben, nélkülözhetetlenek és táplálékkal kell ellátni őket, mivel fontos szabályozó funkciókat látnak el . Az emberi szervezetben a deszaturáció következtében képződő fő zsírsavak a palmitoolein és az olajsav.

α-hidroxi-zsírsavak szintézise

Az idegszövetben más zsírsavak, α-hidroxisavak szintézise is megtörténik. A vegyes funkciójú oxidázok a C22 és C24 savakat hidroxilálják cerebronsavat képezve, amely csak az agyi lipidekben található.

A „szabad zsírsavak” (FFA) olyan zsírsavakat jelentenek, amelyek nem észterezett formában vannak; néha nem észterezett zsírsavaknak (EFA) nevezik. A vérplazmában a hosszú láncú FFA komplexet képez az albuminnal, a sejtben pedig egy zsírsavakat megkötő fehérjével, amelyet Z-proteinnek neveznek; valójában soha nem szabadok. A rövid szénláncú zsírsavak jobban oldódnak vízben, és vagy nem ionizált sav, vagy zsírsav anionja formájában vannak.

Zsírsav aktiválás

A glükóz metabolizmushoz hasonlóan a zsírsavat először egy ATP-közvetített reakció eredményeként aktív származékká kell alakítani, és csak ezután léphet kölcsönhatásba a további átalakulást katalizáló enzimekkel. A zsírsav-oxidáció folyamatában ez az egyetlen lépés, amely energiát igényel ATP formájában. ATP és koenzim A jelenlétében az acil-CoA szintetáz (tiokináz) enzim katalizálja a szabad zsírsav "aktív zsírsavvá" vagy acil-CoA-vá való átalakulását, ami egyetlen energiadús foszfát hasításával megy végbe. kötvény.

Egy szervetlen pirofoszfatáz jelenléte, amely felhasítja a pirofoszfátban lévő energiában gazdag foszfátkötést, biztosítja az aktiválási folyamat teljességét. Így egy zsírsavmolekula aktiválásához végül két energiában gazdag foszfátkötést használnak fel.

Az acil-CoA szintetázok az endoplazmatikus retikulumban, valamint a mitokondriumok belsejében és azok külső membránján találhatók. Számos acil-CoA szintetázt írtak le az irodalomban; meghatározott lánchosszúságú zsírsavakra jellemzőek.

A karnitin szerepe a zsírsav-oxidációban

A karnitin széles körben elterjedt vegyület

főleg az izmokban van belőle. Lizinből és metioninból képződik a májban és a vesében. A rövid szénláncú zsírsavak aktiválódása és oxidációja a mitokondriumokban a karnitintől függetlenül is megtörténhet, de a hosszú láncú acil-CoA származékok (vagy FFA-k) nem tudnak behatolni a mitokondriumokba és oxidálódni, ha először nem képeznek acilkarnitin származékokat. A mitokondriumok belső membránjának külső oldalán egy karnitin-palmitoil-transzferáz I enzim található, amely a hosszú szénláncú acilcsoportokat acilkarnitin képződésével karnitinné ad át; ez utóbbi képes behatolni a mitokondriumokba, ahol olyan enzimek vannak, amelyek katalizálják a folyamatot (-oxidáció.

Az ábrán látható egy lehetséges mechanizmus, amely megmagyarázza a karnitin szerepét a zsírsav-oxidációban a mitokondriumokban. 23.1. Ezenkívül a mitokondriumok egy másik enzimet is tartalmaznak, a karnitin-acetil-transzferázt, amely katalizálja a rövid szénláncú acilcsoportok átvitelét a CoA és a karnitin között. Ennek az enzimnek a funkciója még nem tisztázott.

Rizs. 23.1. A karnitin szerepe a hosszú szénláncú zsírsavak szállításában a belső mitokondriális membránon keresztül. A hosszú láncú acil-CoA nem képes átjutni a belső mitokondriális membránon, míg a karnitin palmiton transzferáz I hatására képződő acilkarnitin rendelkezik ezzel. az acilkarnitin molekula átvitele a belső mitokondriális membránon keresztül, amelyhez szabad karnitin mopskula szabadul fel. Ezután a belső mitokondriális membrán belső felületén lokalizált karnitin-palmitoiltranszferáz 11 hatására az acilkarnitin kölcsönhatásba lép a CoA-val. Ennek eredményeként az acil-CoA újraképződik a mitokondriális mátrixban. és karnitin szabadul fel.

Talán,

megkönnyíti az acetilcsoportok szállítását a mitokondriális membránon keresztül.

b-Zsírsavak oxidációja

Az általános elképzelést az ábra mutatja. 23.2. A zsírsavak 13-as oxidációja során az acil-CoA molekula karboxilvégéről egyidejűleg 2 szénatom válik le. A szénlánc megszakad

Rizs. 23.2. A zsírsav-oxidáció sémája.

pozícióban lévő szénatomok között , innen ered az -oxidáció elnevezés. A keletkező kétszénből álló fragmensek acetil-CoA. Tehát a palmitoil-CoA esetében 8 molekula acetil-CoA képződik.

A reakciók sorrendje

Számos enzim, összefoglaló néven "zsírsav-oxidáz" található a mitokondriális mátrixban, a légzőlánc közvetlen közelében, a mitokondriumok belső membránjában. Ez a rendszer katalizálja az acil-CoA acetil-CoA-vá történő oxidációját, ami az ADP ATP-vé történő foszforilálásával jár (23.3. ábra).

Az acilfragmens behatolása után a mitokondriális membránon a karnitin transzportrendszer részvételével és az acilcsoport átvitele a karnitinből két hidrogénatom lehasadása után a szénatomok helyzetében az acil-CoA dehidrogenáz katalizálja. Ennek a reakciónak a terméke . Az enzim egy flavoprotein, amelynek protetikus csoportja a FAD. Ez utóbbi oxidációja a mitokondriumok légzőláncában egy másik flavoprotein részvételével történik. elektrontranszportáló flavoproteinnek nevezik [lásd tól től. 123). Ezt követi a kettős kötés hidratálása, melynek eredményeként 3-hidroxi-acil-CoA képződik. Ezt a reakciót az A2-enoil-CoA-hidráz enzim katalizálja. Ezután a 3-hidroxi-acil-OoA-t a 3. szénatomnál dehidrogénezzük, így 3-ketoacil-CoA-t kapunk; ezt a reakciót a 3-hidroxi-acil-CoA dehidrogenáz katalizálja, a NAD mint koenzim részvételével. A 3-ketoacil-CoA-t a 3-ketotioláz vagy acetil-CoA aciltranszferáz hasítja a második és harmadik szénatom közé, és acetil-CoA és acil-CoA származékokat képez, amelyek 2 szénatommal rövidebbek, mint az eredeti acil-CoA molekula. Ez a tiolitikus hasítás egy másik molekula részvételét igényli, így a keletkező csonka acil-CoA ismét a P-oxidációs ciklusba kerül, a 2. reakciótól kezdve (23.3. ábra). Ily módon a hosszú szénláncú zsírsavak teljesen acetil-CoA-vá (C2 fragmentumok) hasíthatók; ez utóbbiak a citromsav ciklusban, amely a mitokondriumokban zajlik, oxidálódnak

Páratlan szénatomszámú zsírsavak oxidációja

b-A páratlan szénatomszámú zsírsavak oxidációja a három szénatomos fragmens - propionil-CoA képződésének szakaszában ér véget, amely aztán a citromsavciklus intermedierjévé válik (lásd még a 20.2. ábrát).

A zsírsav-oxidációs folyamat energetikája

A redukált flavoproteinből és a NAD-ból a légzési lánc mentén történő elektrontranszfer eredményeként a palmitinsav b-oxidációja során képződő 7 (8-ból) acetil-CoA molekulánként 5 energiadús foszfátkötés szintetizálódik (lásd 13. fejezet). sav Összesen 8 acetil molekula képződik -CoA, amelyek mindegyike a citromsav cikluson áthaladva 12 energiában gazdag kötés szintézisét biztosítja. Összesen palmitát molekulánként 8 x 12 = 96 energiában gazdag foszfát kötés keletkezik ezen az útvonalon. Adott az aktiváláshoz szükséges két kötés

(lásd szkennelés)

Rizs. 23.3. P Zsírsavak oxidációja. A hosszú láncú acit CoA szekvenciálisan rövidül, ciklusról ciklusra haladva. enzimatikus reakciók 2-5; minden ciklus eredményeként az acetil-CoA lehasad, amit tioláz katalizál (5. reakció). Ha egy négy szénatomos acil gyök marad, akkor az 5. reakció eredményeként abból két molekula acetil-CoA képződik.

zsírsav, akkor összesen 129 energiadús kötést kapunk 1 mol-ra vagy kJ-ra. Mivel a palmitinsav égési szabad energiája a zsírsavak oxidációja során foszfátkötések formájában tárolt energia mintegy 40%-a.

Zsírsav oxidáció a peroxiszómákban

A peroxiszómákban a zsírsav-oxidáció módosított formában megy végbe. Az oxidációs termékek ebben az esetben az acetil-CoA, amely a flavoproteinhez kötött dehidrogenáz által katalizált szakaszban képződik. Ez az oxidációs útvonal közvetlenül nem kapcsolódik a foszforilációhoz és az ATP képződéséhez, de biztosítja a nagyon hosszú láncú zsírsavak lebontását (például); zsírban gazdag étrendbe, vagy lipidcsökkentő gyógyszerek, például klofibrát szedésekor kerül be. A peroxiszóma enzimek nem támadják meg a rövid szénláncú zsírsavakat, és a P-oxidációs folyamatot leállítja az oktanoil-CoA képződése. Ezután az oktanoil- és acetilcsoportokat eltávolítják a peroxiszómákból oktanoil-karnitin és acetil-karnitin formájában, és a mitokondriumokban oxidálják.

Zsírsavak a- és b-oxidációja

Az oxidáció a zsírsav-katabolizmus fő útja. A közelmúltban azonban felfedezték, hogy a zsírsavak α-oxidációja az agyszövetekben megy végbe, azaz a molekula karboxilvégéről az egyszénből álló fragmensek szekvenciális hasadása következik be. Az ezt tartalmazó intermedierek részt vesznek ebben a folyamatban, és nem kísérik őket energiában gazdag foszfátkötések kialakulása.

A zsírsavak oxidációja általában nagyon kicsi. Ez a típusú oxidáció, amelyet a hidroxilázok katalizálnak citokróm részvételével c. 123), az endoplazmatikus folyamat során - A csoport -csoporttá alakul, amely azután -COOH-vá oxidálódik; az eredmény egy dikarbonsav. Ez utóbbi P-oxidációval hasad, általában adipin- és szuberinsavvá, amelyek aztán a vizelettel ürülnek ki.

Klinikai szempontok

A ketózis magas zsírsav-oxidáció mellett alakul ki a májban, különösen, ha szénhidráthiány miatt következik be (lásd 292. oldal). Hasonló állapot lép fel zsírban gazdag ételek elfogyasztása, éhezés, cukorbetegség, ketózis tejelő teheneknél és vemhesség toxikózis (ketózis) juhoknál. Az alábbiakban felsoroljuk azokat az okokat, amelyek a zsírsav-oxidáció folyamatának megsértését okozzák.

A karnitin hiánya újszülötteknél, leggyakrabban koraszülötteknél fordul elő; vagy a karnitin bioszintézisének megsértése okozza; vagy "kiszivárgása" a vesékben. A hemodialízis során karnitinveszteség léphet fel; szerves aciduriában szenvedő betegek veszítenek nagyszámú karnitin, amely szerves savakkal konjugátumok formájában ürül ki a szervezetből. Ennek a vegyületnek a pótlására egyes betegek speciális diétát igényelnek, amely karnitint tartalmazó élelmiszereket is tartalmaz. A karnitinhiány jelei és tünetei a hipoglikémiás rohamok, amelyek a folyamat megsértése következtében fellépő glükoneogenezis csökkenése miatt következnek be - a zsírsavak oxidációja, a ketontestek képződésének csökkenése, amelyet a zsírtartalom növekedése kísér. FFA a vérplazmában, izomgyengeség (myasthenia gravis), valamint lipid felhalmozódás. A belső kezelés során vegye be a karnitin gyógyszert. A karnitinhiány tünetei nagyon hasonlóak a Reye-szindrómához, amelyben azonban a karnitintartalom normális. A Reye-szindróma oka még nem ismert.

A máj karnitin-palmitoil-transzferáz aktivitásának csökkenése hipoglikémiához és a vérplazma ketontest-tartalmának csökkenéséhez, az izom-karnitin-palmitoil-transzferáz aktivitásának csökkenése pedig a zsírsav-oxidációs folyamat megzavarásához vezet, ami időszakos izomműködést eredményez. gyengeség és myoglobinuria.

A jamaicai hányásos betegség éretlen Aca gyümölcs (Blighia sapida) elfogyasztása után alakul ki, amely a hipoglicin toxint tartalmazza, amely inaktiválja az acil-CoA dehidrogenázt, ezáltal gátolja a β-oxidációs folyamatot.

Dikarbonsav-aciduria esetén savkiválasztás következik be, és hipoglikémia alakul ki, amely nem jár együtt a ketontestek tartalmának növekedésével. Ennek a betegségnek az oka a közepes szénláncú zsírsavak acil-CoA dehidrogenázának hiánya a mitokondriumokban. Ugyanakkor a β-oxidáció megzavarodik és a hosszú szénláncú zsírsavak β-oxidációja fokozódik, amelyek lerövidülnek a szervezetből kiürülő közepes szénláncú dikarbonsavakká.

A Refsum-kór egy ritka neurológiai betegség, amelyet a fitánsav szövetekben történő felhalmozódása okoz, amely fitolból képződik; ez utóbbi a klorofill része, amely termékekkel kerül a szervezetbe növényi eredetű. A fitánsav a harmadik szénatomon metilcsoportot tartalmaz, amely gátolja az oxidációját. Általában ez a metilcsoport

(lásd szkennelés)

Rizs. 23.4. Telítetlen zsírsavak oxidációs reakcióinak sorrendje a linolsav példáján. -A zsírsavak vagy a keletkező zsírsavak az ábrán jelzett szakaszban lépnek be ebbe az útvonalba.

α-oxidációval távolítják el, de a Refsum-kórban szenvedőknél az α-oxidációs rendszer veleszületett rendellenessége van, ami a fitánsav felhalmozódásához vezet a szövetekben.

A Zellweger-szindróma vagy cerebrhepatorenalis szindróma egy ritka örökletes betegség, amelyben minden szövetben hiányoznak a peroxiszómák. A Zellweger-szindrómás betegeknél a savak felhalmozódnak az agyban, mivel a peroxiszómák hiánya miatt nem megy végbe a hosszú szénláncú zsírsavak oxidációs folyamata.

Telítetlen zsírsavak oxidációja

Többszörösen telítetlen zsírsavak peroxidációja mikroszómákban

A telítetlen zsírsavak NADPH-függő peroxidációját a mikroszómákban lokalizált enzimek katalizálják (lásd 124. oldal). Az antioxidánsok, mint például a BHT (butilált hidroxitoluol) és az α-tokoferol (E-vitamin) gátolják a lipidperoxidációt a mikroszómákban.