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

1.5 Окиснення ненасичених жирних кислот та жирних кислот із непарним числом атомів вуглецю

Окиснення ненасичених жирних кислот відбувається за тим самим механізмом, що і окиснення насичених жирних кислот, але існують деякі особливості.

Подвійні зв'язки в структурі природних ненасичених жирних кислот (олеїнової, лінолевої) мають цис-конфігурацію, але в КоА-ефірах ненасичених жирних кислот, які є проміжними продуктами β-окиснення насичених жирних кислот, подвійні зв'язки мають транс-конфігурацію.

Поступове відщеплення Ацетил-КоА від ненасиченої жирної кислоти до першого подвійного зв'язку призводить до утворення еноїл-КоА, в якому подвійний зв'язок розміщений між 3-м і 4-м атомами вуглецю (Δ^3,4 – еноїл-КоА) і має цис-конфігурацію, а не між 2-м і 3-м (Δ^2,3– еноїл-КоА) з транс-конфігурацією.

Н Н Н

│ │ │

R-CН₂-С=С-СН₂-СО~S-КоА R-CН₂-СН₂-С=С-СО~S-КоА

│

Н

Δ^3,4– цис-Еноїл-КоА Δ^2,3–транс-Еноїл-КоА

У тканинах міститься фермент Δ^3,4–цис → Δ^2,3–транс-еноїл-КоА-ізомераза, який переміщує подвійний зв'язок із положення 3-4 в положення 2-3, а також змінює конфігурацію подвійного зв'язку з цис- на транс-положення.

Н Н │ │

СН₃-(CН₂)₇-С=С-(СН₂)₇-СООН + АТФ + НS-КоА

Олеїнова кислота

Н Н

│ │

СН₃-(CН₂)₇-С=С-(СН₂)₇-СО~S-КоА + АМФ + ФФн

Олеїл-КоА

β-окиснення

Н Н

│ │

3СН₃-СО~S-КоА + СН₃-(CН₂)₇-С=С-СН₂-СО~S-КоА

Δ^3,4– цис-Еноїл-КоА

Δ^3,4–цис → Δ^2,3–транс-Еноїл-КоА-

ізомераза

Н

│

СН₃-(CН₂)₇-СН₂-С=С-СО~S-КоА

│

Н

Δ^2,3– транс-Еноїл-КоА

β-окиснення

6СН₃-СО~S-КоА

Ацетил-КоА

Рисунок 5 – Етапи β-окиснення олеїнової кислоти

Еноїл-КоА перетворюється далі шляхом β-окиснення. Для β-окиснення жирних кислот, які мають два і більше ненасичених зв'язків, додатково необхідно фермент – 3-гідроксиацил-КоА-епімераза.

Окиснення жирних кислот із непарним числом атомів вуглецю. Більшість природних ліпідів містять жирні кислоти з парним числом атомів вуглецю. У ліпідах багатьох рослин і деяких морських організмів присутні жирні кислоти з непарним числом атомів вуглецю. Ці жирні кислоти окиснюються таким самим чином, як і жирні кислоти з парним числом вуглецевих атомів, але на останньому етапі β-окиснення утворюється одна молекула пропіоніл-КоА і одна молекула Ацетил-КоА, а не дві молекули Ацетил-КоА.

Активований тривуглецевий фрагмент – пропіоніл-КоА – включається у ЦЛК після перетворення на сукциніл-КоА.

НСО₃­^- АТФ АМФ ФФн СОО^-

│

СН₃-CН₂-С-S-КоА Пропіоніл-КоА-карбоксилаза Н-С-СН₃

║ │

О С-S-КоА

Пропіоніл-КоА ║

О

D-метилмалоніл-КоА

метилмалоніл-

епімераза

СОО^-

│ СОО^-

CН₂ │

│Н₃С-С-Н

CН₂ │

│ Метилмалоніл-КоА-мутаза С-S-КоА

С-S-КоА ║

║ О

О

Сукциніл-КоА L-метилмалоніл-КоА

Рисунок 6 – Механізм окиснення попіоніл-КоА

Перший фермент - пропіоніл-КоА-карбоксилаза - біотин залежний, останній - метилмалоніл-КоА-мутаза - містить дезоксиметилкобаламін – коферментну форму вітаміну В₁₂. При порушенні активності метилмалоніл-КоА-мутази внаслідок нестачі в організмі вітаміну В₁₂ або спадкового дефекту утворення апоферменту, в крові і сечі з'являються у великій кількості метилмалонова та пропіонова кислоти.