Oxidării acizilor grași

Knoop în 1904 g emis ipoteza β-oxidarea acizilor grași pe baza experimentelor pe iepuri hrănire diverși acizi grași, în care un atom de hidrogen al grupării metil terminală (la atomul ω-carbon) a fost înlocuit cu un radical fenil (C6 H5 -)..

Knoop a sugerat că oxidarea moleculelor de acizi grași în țesuturi ale corpului are loc în poziția β; Ea apare ca rezultat al clipping fragmente succesive de molecule de acid gras Două carbon din gruparea carboxil.

Acizii grași sunt o parte din grăsimi naturale ale speciilor de animale și plante fac parte din numărul de atomi de carbon, chiar. Orice astfel de acid prin clivaj la atomii de carbon pereche, trece în cele din urmă prin etapa de acid butiric, care, după β-oxidare pentru a se obține acidul acetoacetic. Acesta din urmă este apoi hidrolizat la două molecule de acid acetic.

Teoria acizilor grași β-oxidare propusă Knoop nu a pierdut importanța sa în prezent și este în mare măsură baza conceptelor moderne ale mecanismului de oxidare a acizilor grași.

Concepte actuale de oxidare a acizilor grași

Reacțiile Endergonic sunt numite procese care au loc cu creșterea energiei libere a sistemului, care necesită pentru punerea lor în aplicare a fluxului de energie din exterior.

Oxidarea acizilor grași în celulele se produce in mitocondrie cu complexul multienzimatic participare. Este de asemenea cunoscut faptul că acizii grași activat inițial implicând ATP și HS-Koa; substraturi pentru toate etapele ulterioare enzimatice ale oxidării acizilor grași sunt CoA-esteri ai acestor acizi; Acesta a clarificat rolul carnitinei în transportul acizilor grași din citoplasmă la mitocondriile.

Fatty procesul de oxidare al acidului este alcătuit din următoarele etape principale.

Activarea acizilor grași și penetrarea lor din citoplasmă mitocondrială. Formarea acidului „formă activă“ gras (acil-CoA) al coenzimei A și un acid gras este portsessom endergonic curge prin utilizarea energiei ATP:

Reacția este catalizată de acil-CoA sintetazei. Există un număr de enzime, unul dintre care catalizează activarea acizilor grași conținând de la 2 până la 3 atomi de carbon, celălalt de la 4 la 12 atomi de carbon, al treilea - la 12 sau mai mulți atomi de carbon.

După cum sa menționat deja, oxidarea acizilor grași (acil-CoA), are loc în mitocondrii. In ultimii ani, sa demonstrat că abilitatea de a penetra acil-CoA din citoplasmă la creșterea mitocondriei dramatic în prezența unei baze azotate - carnitină (γ-trimetilamino-β-hidroxibutirat). AcilCoA combină cu carnitină, cu participarea unei enzime citoplasmatice specifice (carnitinei-acil-CoA transferază) formează un acilcarnitinei (carnitină eter și acizi grași), care are capacitatea de a penetra în mitocondrii:

După trecerea prin acilcarnitinei membranei mitocondriale se produce reacții negative - divizarea acilcarnitinei cu participarea HS-Koa și mitocondriale de carnitină acil-CoA transferazei:

Astfel, carnitina revine la citoplasmă celulei, și acil-CoA este supus oxidării în mitocondrie.

Prima etapă Dehidrogenarea. Acil-CoA în mitocondrii supuse în principal la dehidrogenare enzimatică;

în care acil-CoA și piardă doi atomi de hidrogen din a- și β poziția, transformarea în esterul CoA al unui acid nesaturat:

Se pare că există unele care conțin FAD acil-CoA dehidrogenaza, fiecare dintre care are o specificitate acil-CoA la o anumită lungime a lanțului de carbon.

hidratare pas. acil-CoA nesaturata (enoil-CoA) de către enzima enoil-CoA hydratase încorporează o moleculă de apă. Rezultatul este β-hydroxyacyl-CoA:

A doua etapă de deshidratare. Rezultat β-hydroxyacyl-CoA este apoi dehidrogenat. Această reacție este catalizată de dependentă de NAD dehidrogenaza. Reacția are loc prin următoarea ecuație:

reacția Tiolaznaya. În această reacție, β-ketoacyl-CoA reacționează cu coenzima A. Rezultatul este divizarea β-ketoacyl-CoA și este format mai scurt pe doi atomi de carbon ai acil-CoA și fragment Două carbon ca acetil-CoA. Această reacție este catalizată de acetil-CoA atsiltransfe-Raza (sau thiolase)

Rezultată acetil-CoA este oxidat în ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs) și acil-CoA scurtat cu doi atomi de carbon, din nou, merge în mod repetat tot drumul β-oxidare până la formarea butiril-CoA (compus 4-carbon), care, în ei rândul său, este oxidat la două molecule de acetil-CoA (vezi. figura).

De exemplu, în cazul acidului palmitic (C16) se repetă de șapte cicluri de oxidare. Să ne amintim că în oxidarea acizilor grași, care cuprinde n atomi de carbon, este n / 2 - 1 cicluri β-oxidare (de exemplu, un ciclu este mai mic de n / 2, deoarece oxidarea butiril-CoA imediat formarea a două molecule ... acetil-CoA) și va numai n / 2 molecule de acetil-CoA.

Prin urmare, totalul ecuația p-oxidarea acidului palmitic poate fi scrisă ca:

Palmitoil-CoA + 7 + 7 FAD NAD + 7N2 O + 7HS-koa -> 8 acetil - CoA + 7 + 7 FADN2 NADN2.

echilibrul energetic. Fiecare ciclu β-oxidare format FADN2 1 moleculă 1 moleculă și NADN2. Ultimul în procesul de oxidare în lanțul respirator și randamentul său de fosforilare asociate: FADN2 - două molecule de ATP si NADN2 - trei molecule de ATP. t. e. în sumă per ciclu este produs 5 molecule ATP. Dacă oxidarea acidului palmitic ruleaza 7 cicluri β-oxidare (16/2 - 1 = 7), ceea ce duce la formarea de molecule 5x7 = 35 ATP. În procesul de β-oxidare a acidului palmitic este format - molecule de acetil-CoA, fiecare dintre acestea fiind de ardere în ciclul acidului tricarboxilic, randamentele 12 molecule de ATP. și 8 molecule vor 12x8 = 96 molecule ATP.

Astfel, oxidarea completă a tuturor acid palmitic a produs 35 + 96 = 131 molecule ATP. Cu toate acestea, având în vedere o moleculă de ATP petrecut la început în formarea formei active a acidului palmitic (palmitoil-CoA), producția de energie totală oxidarea completă a unei molecule de acid palmitic în condițiile animalului 131-1 cantitate = 130 molecule de ATP (De notat că oxidarea completă a unei molecule de glucoza produsa numai 36 molecule de ATP).

Se estimează că, în cazul în care modificarea sistemului energetic liberă (AG) cu arderea completă a unei molecule de acid palmitic este 9797 kJ, și legătura de fosfat cu energie înaltă a terminalului ATP se caracterizează prin aproximativ 34.5 kJ, se pare că aproximativ 45% din acidul palmitic din energia potențială la oxidarea acestuia în organism poate fi utilizat pentru resinteza ATP, iar porțiunea rămasă, se pare că a pierdut sub formă de căldură.

Oxidării acizilor grași nesaturați

Oxidării acizilor grași nesaturați, în principiu, este același ca și oxidarea acizilor grași saturați. Cu toate acestea, aici sunt unele dintre caracteristicile. legături duble nesaturate ale acizilor grași naturali (oleic, linoleic și altele asemenea. D.), au o configurație cis și CoA-esteri ai acizilor nesaturați, care sunt intermediari în β-oxidarea acizilor grași saturați dublele legături au o configurație trans. În plus, ștergere secvențială fragmente Două carbon în oxidarea acizilor grași nesaturați la prima dublă legătură dă δ 3,4 acil-CoA în schimb δ 2,3 acil-CoA, care este un intermediar în β-oxidarea acizilor grași saturați:

Sa dovedit că în țesuturi există o enzimă care efectuează mișcarea dublei legături din poziția 3-4 în poziția 2-3, și, de asemenea, modifică configurația dublei legături de la cis la trans. Această enzimă numită delta 3,4-cis-2,3 δ -transenoil-CoA isomerase. Sub calea oxidării acidului oleic care ilustrează asignarea unei enzime suplimentare. In oxidarea acizilor grași având două sau mai multe legături nesaturate, necesită o enzimă suplimentară este β-hydroxyacyl-CoA epimerazei.