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.

1. 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.

2. 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)

3. Количество АТФ, образующихся в процессе -окисления

1 виток -окисления - 5 АТФ

( - 1) витков -окисления - х АТФ

4. Количество АТФ, образующихся при окислении N молекул Ацетил-КоА в цикле лимонной кислоты.

1 молекула СН₃СОSКоА - 12 АТФ

N молекул СН₃СОSКоА - y

5. Общее количество АТФ

5 (число витков -окисления) + 12 (число молекул СН₃СОSКоА) = 1 АТФ (затрата на активацию жирной кислоты) = выход АТФ при окислении жирной кислоты.