(5) Тканинне дихання і окислювальне фосфорилювання

Рисунок 3 – Схема послідовності стадій окиснення жирних кислот

Стадії окиснення:

1 Активація ЖК відбувається в цитозолі клітин за участю специфічних ацил-КоА-синтетаз (тіокіназ), що утворюють КоА-похідні жирних кислот:

R-СООН + КоА-SН + АТФ ® R-СО-S-КоА + АМФ + ФФн

Жирна кислота Ацил-КоА

2 Транспорт ЖК через мембрану мітохондрій:

Ферменти b-окиснення локалізовані всередині мітохондрій. Внутрішня мітохондріальна мембрана непроникна для довго- ланцюгових ацил-КоА. На внутрішній мітохондріальній мембрані функціонує спеціальна човникова транспортна система, яка містить аміноспирт карнітин, що переносить молекули ацил-КоА до матриксу мітохондрій.

(СНз)зN⁺-СН₂-СН-СН₂-СООН

│

ОН

Структура карнітину

А Б В

Мембрана

Ацил-КоА + Карнітин Карнітин + Ацил-КоА

Карнитин-ацилтрвнсфераза І Т Карнітин-ацилтрвнсферазаІІ

HS-КоА + Ацилкарнітин Ацилкарнітин +HS-КоА

Транслоказа

b-окиснення

Рисунок 4 – Схема транспорту жирних кислот через мембрану

мітохондрій

А) утворення ефіру ацил-карнітину на зовнішній поверхні внутрішньої мембрани мітохондрій за участю ензиму карнітин-ацилтрансферази І:

Ацил-КоА + Карнітин ® Ацилкарнітин +HS-КоА

Б) перенесення ацилкарнітину через мітоходріальну мембрану транспортним білком карнітин-ацилкарнітин-транслоказою;

В) зворотня реакція розщеплення комплексу ацилкарнітин на внутрішній поверхні мембрани мітохондрій за участю карнітин-ацилтрансферази II:

Ацилкарнітин +HS-КоА ® Ацил-КоА + Карнітин

Ацил-КоА вступає на шлях b-окиснення, а вільний карнітин виходить з міто­хондрій і бере участь у транспортуванні нової молекули жирної кислоти.

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.