3 Ферментативні реакції b-окиснення жирних кислот

Один цикл b-окиснення складається з 4 послідовних реакцій.

• Дегідрування ацил-КоА по a- і b-вуглецевих атомах (або 2,3) за участю ФАД-залежної ацил-КоА-дегідрогенази:

b a

R-СН₂-СН₂-СН₂-СО~S-КоА+ ФАД®R-СН₂-СН=СН-СО~S-КоА + ФАДН₂

Ацил-КоА(Сn) Еноїл-КоА

• Гідратація еноїл-КоА ферментом еноїл-КоА-гідратазою з утво­ренням спиртового похідного 3-оксіацил-КоА (або b-гідроксіацил-КоА):

R-СН₂-СН=СН-СО~S-КоА +Н₂О® R-СН₂-СНОН-СН₂-СО~S-КоА

Еноїл-КоА 3(b)-оксиацил-КоА

• Дегідрування під дією НАД-залежної b-оксиацил-КоА-дегідрогенази. Продукт реакції - b-кетоацил-КоА:

R-СН₂-СНОН-СН₂-СО~S-КоА+НАД®R-СН₂-СО-СН₂-СО~S-КоА+НАДН₂

(b)-оксиацил-КоА (b)-кетоацил-КоА

• Тіолазна реакція – фермент тіолаза, або ацетил-КоА-ацилтрансфераза. У результаті реакції утворю­ється моле-кула КоА-похідного жирної кислоти, скороченого на два вуглецеві атоми, та ацетил-КоА:

R-СН₂-СО-СН₂-СО~S-КоА+НS-КоА® R-СН₂-СО~S-КоА+СН₃-СО~S-КоА

(b)-кетоацил-КоА Ацил-КоА(С_n-2) Ацетил-КоА

• Ацил-КоА, що скоротився на 2 атоми вуглецю знову вступає у цикл b-окиснення до повного розщеплення жирної кислоти.

4 Результат 1-го циклу b-окиснення:

• від однієї молекули жирної кислоти відщеплюється одна молекула ацетил-КоА, яка катаболізує далі в ЦЛК (рис.3-(4);

• вихідна молекула ацил-КоА скорочується на два вуг­лецевих атоми;

• відновлені коферменти – ФАДН₂ і НАДН₂, які утворюються, передають відновлювальні еквіваленти у дихальний ланцюг мітохондрій (рис.3-(5), де вони використовуються в синтезі АТФ;

• для пов­ного розщеплення до ацетил-КоА молекули жирної кислоти з парною кількіс­тю атомів вуглецю (n) потрібно (n/2- 1) циклів b-окиснення, в результаті яких утворюється (n/2) ацетил-КоА;

• сумарне рівнян­ня b-окиснення на прикладі пальмітинової кислоти має вигляд:

7 циклів b-окиснення

С₁₅Н₃₁СО~S-КоА + 7КоА-SН + 7ФАД⁺ + 7НАД⁺ + 7Н₂О ®

8 СН₃-СО~S-КоА + 7ФАДН₂ + 7НАДН^.Н

1.4.2 Енергетичний баланс b-окиснення жирних кислот

Підрахунок енергетичного балансу окиснення жирних кислот на прикладі пальмітинової кислоти (С_16:0):

• у кожному циклі b-окиснення вивільняється 1 молекула ацетил-КоА, яка окиснюється в ЦЛК з утворенням 12 молекул АТФ. Під час окиснення пальмітату утворюється (Сn/2) Ацетил-КоА:

16/2 = 8 Ацетил-КоА

8 х 12 АТФ= 96 АТФ

• У кожному циклі b-окиснення відновлюються ФАДН₂ і НАДН₂, які передають відновлювальні еквіва­ленти до дихального ланцюга мітохондрій, в результаті чого генеру-ються 2АТФ за рахунок ФАДН₂ та 3АТФ за рахунок НАДН₂, загалом 5 молекул АТФ.

• Повне розщеплення жирної кислоти проходить за (n/2-1) циклів b-окиснення. У випадку пальмітату: (16/2-1=7циклів). У 7 циклах утворюються 7 ФАДН₂ і 7 НАДН₂ . Відповідно у кожному циклі: 5 АТФ= (5х7)= 35 молекул АТФ.

• Враховуючи витрату 1 молекули АТФ на етапі активації жирної кислоти – сумарний ефект b-окиснення пальмітату:

(96+35-1)=130 АТФ

• Сумарне рівняння окиснення пальмітинової кислоти в мітохондріях:

С₁₅Н₃₁СООН+23О₂+130АДФ+130Фн ®16СО₂+16Н₂О+130АТФ