2.1. Окислення жирних кислот у клітинах

 Вищі жирні кислоти можуть окислятися в клітинах трьома шляхами:

а) шляхом a-окислення,

б) шляхом b-окислення,

в) шляхом w-окислення.

Процеси a-і w-окислення вищих жирних кислот йдуть в мікросомах клітин з участю ферментів монооксігеназ і грають в основному пластичну функцію - в ході цих процесів йде синтез гідроксікіслот, кетокислот та кислот з непарним числом атомів вуглецю, необхідних для клітин. Так, в ході a-окислення жирна кислота може бути скорочений на один атом вуглецю, перетворюючись таким чином на кислоту з непарним числом атомів "C", згідно з наведеною схемою:

2.1.1. b-Окислення вищих жирних кислот Основним способом окислення вищих жирних кислот, принаймні відносно загальної кількості окислюється в клітці сполук даного класу, є процес b-окислення, відкритий Кноопом ще в 1904 р. Цей процес можна визначити як процес ступеневої окислювального розщеплення вищих жирних кислот, в ході якого йде послідовне відщеплення двухуглеродних фрагментів у вигляді ацетил-КоА з боку карбоксильної групи активованої молекули вищої жирної кислоти.

Вступники в клітку вищі жирні кислоти піддаються активації з перетворенням їх у ацил-КоА (R-CO-SKoA), причому активація жирних кислот відбувається в цитоплазмі. Сам жепроцес b-окислення жирних кислот йде в матриксі мітохондрій. У той же час внутрішня мембрана мітохондрій непроникна для ацил-КоА, у зв'язку з чим постає питання про механізм транспорту ацільних залишків з цитозолі в матрикс мітохондрій.

Ацільние залишки переносяться через внутрішню мембрану мітохондрій за допомогою спеціального переносника, в якості якого виступає карнитин (КН):

 У цитозолі за допомогою ферменту зовнішньої ацілКоА: карнітінацілтрансферази (Е1 на наведеній нижче схемі) залишок вищої жирної кислоти переноситься з коензиму А на карнітин з утворенням ацілкарнітіна:

Ацілкарнітінін за участю спеціальної карнітин-ацілкарнітін-транслоказной системи проходить через мембрану усередину мітохондрії і в матриксі за допомогою ферменту внутрішньої ацил-КоА: карнітин-ацілтрансферази (Е2) ацільний залишок передається з карнітину на внутрімітохондріальний коензим А. У результаті в матриксі мітохондрій з'являється активоване залишок жирної кислоти у вигляді ацил-КоА; вивільнений карнітин за допомогою тієї ж самої транслокази проходить через мембрану мітохондрій в цитоплазмі, де може включатися в новий цикл переносу. Карнітин-ацілкарнітін-транслоказа, вбудована у внутрішню мембрану мітохондрій, здійснює перенесення молекули ацілкарнітіна усередину мітохондрії в обмін на молекулу карнітину, видаляється з мітохондрії.

Активована жирна кислота в матриксі мітохондрій піддається ступінчастому циклічного окислення за схемою:

У результаті одного циклу b-окислення радикал жирної кислоти коротшає на 2 атоми вуглецю, а відщепів фрагмент виділяється у вигляді ацетил-КоА. Сумарне рівняння циклу:

Під час одного циклу b-окислення, наприклад, при перетворенні стеароіл-КоА в пальмітоіл-КоА з утворенням ацетил-КоА, вивільняється 91 ккал/моль вільної енергії, проте основна частина цієї енергії накопичується у вигляді енергії відновлених коферментів, втрати ж енергії у вигляді теплоти становлять лише близько 8 ккал/моль.

Утворений ацетил-КоА може поступати до циклу Кребса, де він буде окислятися до кінцевих продуктів або ж може використовуватися для інших потреб клітини, наприклад, для синтезу холестеролу. Укорочений на 2 атоми вуглецю ацил-КоА вступає в новий цикл b-окислення. В результаті кількох послідовних циклів окислення вся вуглецева ланцюг активованої жирної кислоти розщеплюється до "n" молекул ацетил-КоА, причому значення "n" визначається числом атомів вуглецю у вихідній жирної кислоти.