Окисляване на мастни киселини

Knoop в 1904грам хипотетичният β-окисление на мастни киселини на базата на експерименти върху зайци се хранят различни мастни киселини, в която един водороден атом на терминал метил група (при ω-въглеродния атом) е заместен с фенилов радикал, (С6 Н5 -)..

Knoop предполага, че окислението на мастни киселини молекули в тъканите на тялото се среща в β-позиция; Тя се появява в резултат на последователни подрязване Две въглеродни молекули мастна киселина фрагменти от карбоксилната група.

Мастните киселини са част от естествените мазнини от животински и растителни видове принадлежат на четен брой въглеродни атоми. Всяка такава киселина чрез разцепване в сдвоени въглеродни атома, евентуално преминава през етап на маслена киселина, която след β-окисление до получаване на ацетоцетната киселина. Последният след това се хидролизира до две молекули оцетна киселина.

Теория на мастни киселини β-окисление, предложен Knoop не губи значение за момента и е до голяма степен на базата на съвременни концепции на механизма на окислението на мастни киселини.

Текущи концепции на окислението на мастни киселини

Endergonic реакции се наричат процеси, протичащи с увеличаване на свободната енергия на системата, която изисква за прилагането им на потока на енергия от външната страна.

Окислението на мастни киселини в клетките настъпва в митохондриите с участие мултиен комплекс. Известно е също така, че мастните киселини първоначално активиран включващи АТР и HS-КОА; субстрати за всички последващи ензимни стъпки на окислението на мастни киселини са CoA-естери на тези киселини; Тя изяснява ролята на карнитин в транспорта на мастни киселини от цитоплазмата към митохондриите.

Мастна киселина окислителен процес се състои от следните основни етапи.

Активирането на мастни киселини и тяхното проникване от цитоплазмата към митохондриите. Образуването на "активна форма" мастна киселина (ацил-СоА) на коензим А и мастна киселина е endergonic portsessom тече с помощта на енергията на АТР:

Реакцията се катализира от ацил-СоА синтетаза. Съществуват редица ензими, една от които катализира активиране на мастни киселини, съдържащи от 2 до 3 въглеродни атома, а другият от 4 до 12 въглеродни атома, третият - за 12 или повече въглеродни атома.

Както вече бе споменато, окисляване на мастни киселини (ацил-СоА) се среща в митохондриите. През последните години е установено, че способността да проникват ацил-СоА от цитоплазмата към митохондриите увеличава драстично в присъствие на азотна база - карнитин (γ-триметиламино-β-хидроксибутират). Ацил-СоА комбинира с карнитин, с участието на специфичен цитоплазмен ензим (карнитин-ацил-СоА трансфераза) образува ацилкарнитин (етер карнитин и мастни киселини), който има способността да прониква в митохондриите:

След преминаване през ацилкарнитин митохондриална мембрана настъпва реакция - разделяне ацилкарнитин с участието на HS-КОА и митохондриалната карнитин ацил-СоА трансфераза:

Така карнитин се връща в цитоплазмата на клетката, и ацил-СоА се подлага на окисление в митохондриите.

Първият етап дехидрогенирането. Ацил-СоА в митохондриите подлага предимно на ензимната дехидрогениране;

където ацил-СоА губят два водородни атома в а- и β-позиция, превръщането в CoA естер на ненаситена киселина:

Очевидно, има някои FAD съдържаща ацил-СоА дехидрогеназа, всяка от които има специфичност на ацил-СоА до специфична дължина на въглеродната верига.

хидратация стъпка. Ненаситени ацил-СоА (еноил-СоА) от ензима еноил-СоА хидратаза включва молекула вода. Резултатът е β-hydroxyacyl-СоА:

Вторият етап на обезводняване. Получената β-hydroxyacyl-CoA се дехидрира. Тази реакция се катализира от NAD-зависими дехидрогеназа. Реакцията протича по следната формула:

Tiolaznaya реакция. В тази реакция, β-ketoacyl-CoA реагира с коензим А. В резултат на разделяне на β-ketoacyl-CoA и е оформен по-къс от два въглеродни атома на ацил-СоА и две въглероден фрагмент като ацетил-СоА. Тази реакция се катализира от ацетил-СоА atsiltransfe-Raza (или thiolase)

Получената ацетил-СоА се окислява в цикъла на трикарбоксилна киселина (Krebs цикъл) и ацил-СоА съкратен от два въглеродни атома, отново многократно преминава по целия път β-окисление до образуването на бутирил-CoA (4-въглерод съединение), което от своя свой ред се окислява до две молекули на ацетил-СоА (вж. фигура).

Например, в случай на палмитинова киселина (С16) се повтаря седем окисление цикли. Да си припомним, че в окислението на мастни киселини, съдържащ п въглеродни атома, има п / 2 - 1 β-окисление цикли (т.е., един цикъл е по-малко от п / 2 от окислителната бутирил-CoA незабавно образуване на две молекули ... ацетил-СоА) и само ще п / 2 молекули на ацетил-СоА.

Следователно, общо уравнение р-окислението на палмитинова киселина може да се изписва като:

Палмитоил-CoA + 7 + 7 FAD NAD + 7N2 + О 7HS-КОА -> 8 ацетил - CoA + 7 + 7 FADN2 NADN2.

енергиен баланс. Всяка β-окисление цикъл формира FADN2 една молекула една молекула и NADN2. Последният в процеса на окисление в дихателната верига и свързаната с добив фосфорилиране: FADN2 - две молекули АТР и NADN2 - три ATP молекули. т. е. в размер на цикъл се произвежда 5 ATP молекули. Ако окисляване палмитинова киселина работи 7 цикъла β-окисление (16/2 - 1 = 7), което води до образуването на 5x7 = 35 ATP молекули. В процеса на β-окисление на палмитинова киселина се образува - ацетил-СоА молекули, всяка от които е парене в цикъла на трикарбоксилна киселина, дава 12 молекули АТР. и 8 молекули ще 12X8 = 96 ATP молекули.

Следователно, пълно окисление на всички палмитинова киселина, получена 35 + 96 = 131 молекула АТР. Въпреки това, предвид един АТР молекула, прекарано в началото на образуването на активната форма на палмитинова киселина (палмитоил-CoA), общата енергия изхода на пълно окисление на една молекула на палмитинова киселина в условията на животното 131-1 размер = 130 молекули на АТР (обърнете внимание, че пълно окисление на една молекула глюкоза произведени само 36 молекули АТР).

Смята се, че ако промяната в система свободна енергия (δG) с пълно изгаряне на една молекула на палмитинова киселина е 9797 кДж и енергийно богати фосфатна връзка на АТР терминал се характеризира с около 34,5 кДж, изглежда, че около 45% от палмитинова киселина на потенциалната енергия на неговото окисление в организма може да се използва за ресинтез на АТР, а останалата част, очевидно губи под формата на топлина.

Окисляване на ненаситени мастни киселини

Окисляване на ненаситени мастни киселини, по принцип е същата като окисляването на наситени мастни киселини. Въпреки това, тук са някои от функциите. Ненаситени двойни връзки на природни мастни киселини (олеинова, линолова и други подобни. Г.), имат цис-конфигурация, и CoA-естери на ненаситени киселини, които са междинни съединения при β-окисление на наситени мастни киселини двойните връзки имат транс конфигурация. В допълнение, последователно заличаване Две въглеродни фрагменти в окисляване на ненаситени мастни киселини на първия двойната връзка дава δ 3,4 ацил-СоА вместо δ 2,3 ацил-СоА, който е междинно съединение при β-окисление на наситени мастни киселини:

Оказа се, че в тъканите е ензим, който осъществява движението на двойната връзка на позиция 3-4 на позиция 2-3, и също се променя конфигурацията на двойната връзка от цис към транс. Този ензим, наречен делта 3,4-цис-2,3 δ -transenoil-CoA изомераза. Под пътя на окисляване олеинова киселина, илюстрираща задача на допълнителен ензим. При окисляването на мастни киселини, които имат две или повече ненаситени връзки, изисква един допълнителен ензим е β-hydroxyacyl-CoA епимераза.