
Окисление жирных кислот.
В 1904 г. Франц Кноп пришел к выводу, что жирные кислоты расщепляются путем окисления при -углеродном атоме.
В 1949 г. Юджин Кеннеди и Альберт Ленинджер обнаружили, что окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Перед проникновением в митохондрии жирные кислоты подвергаются активации.
Активация жирной кислоты происходит в митохондриальной мембране, где она катализируется ацил-КоА-синтетазой:
R
– СООН + АТФ + НSКоА
R
– СОSКоА
+ АМФ + РР1
В результате этой реакции образуется Акцил-КоА и одновременно АТФ расщепляется до АМФ и неорганический пирофосфат. Это сопряженная реакция: энергия, высвобождающаяся при расщеплении АТФ на АМФ и пирофосфат, используется в активном центре фермента для образования новой тиоэфирной связи.
Перенос остатка жирной кислоты через мембрану митохондрий осуществляется карнитином:
Ацил-КоА
+ карнитин
Ацил-карнитин + НSКоА
На внутренней мембране митохондрий происходит регенерация КоА-производных жирных кислот и Ацил-КоА поступает в матрикс митохондрий:
Ацилкарнитин + НSКоА Ацил-КоА + карнитин
В процессе действуют два пула КоА – цитозольный и митохондриальный. Эти пулы выполняют разные функции. Митохондриальный пул КоА используется для окислительного расщепления пирувата, жирных кислот и некоторых аминокислот, тогда ка цитозольный пул участвует в биосинтезе жирных кислот.
Процесс окисления жирных кислот в митохондриях состоит из 2 стадий. На первой стадии происходит отщепление двухуглеродных фрагментов – в виде ацетил-КоА.
На второй стадии окисления жирных кислот остатки ацетил-КоА окисляются в цикле лимонной кислоты до СО2 и Н2О. Таким образом, ацетил-КоА, образующийся в результате окисления жирных кислот, поступает на общий конечный путь окисления вместе с ацетил-КоА, образующимся из глюкозы через реакцию окисления пирувата.
На обеих стадиях окисления жирных кислот атомы водорода или соответствующие им электроны передаются по митохондриальной цепи переноса электронов на кислород. С этим потоком электронов сопряжен процесс окислительного фосфорилирования.
Этапы -окисления
Атомы
водорода, отщепляемые от
ацил-КоА, переносятся на ФАД, затем на
убихинон и дальше по дыхательной цепи
к кислороду. В результате переноса этой
пары протонов и
по дыхательной цепи к кислороду образуются
две молекулы АТФ путем окислительного
фосфорилирования АДФ.
На третьем этапе окисления жирных кислот имеет место передача протонов и на НАД. Образовавшийся в этой реакции НАДН передает затем восстановительные эквиваленты НАДН – дегидрогеназе дыхательной цепи. На каждую пару электронов, переходящих по цепи переноса электронов от НАДН к кислороду образуется 3 молекулы АТФ.
Расчет выхода энергии при окислении жирной кислоты
1. Подсчет количества молекул Ацетил-КоА, образовавшихся при окислении жирной кислоты:
N
=
п – число атомов углерода в молекуле жирной кислоты
2 – число атомов углерода в молекуле Ацетил-КоА
2. Число витков - окисления
- 1 (число витков -окисления на единицу меньше, чем число молекул СН3CОSКоА, т.к. при окислении четырех углеродного остатка жирной кислоты сразу образуется 2 молекулы СН3СОSКоА)
Количество АТФ, образующихся в процессе -окисления
1 виток -окисления - 5 АТФ
( - 1) витков -окисления - х АТФ
Количество АТФ, образующихся при окислении N молекул Ацетил-КоА в цикле лимонной кислоты.
1 молекула СН3СОSКоА - 12 АТФ
N молекул СН3СОSКоА - y
Общее количество АТФ
5 (число витков -окисления) + 12 (число молекул СН3СОSКоА) = 1 АТФ (затрата на активацию жирной кислоты) = выход АТФ при окислении жирной кислоты.