33

Баланс энергии. При каждом цикле β-окисления образуется одна молекула ФАДН2 (см. рис. 8; реакция 1) и одна молекула НАДН+Н+(реакция 3). Последняя в процессе окисления дыхательной цепи и сопряженного с ним фосфорилирования дают: ФАДН2 – 2 молекулы АТФ и НАДН+Н+ – 3 молекулы АТФ, т.е. в сумме за один цикл образуется 5 молекул АТФ. При окислении пальмитиновой кислоты образуется 5 7=35 молекул АТФ. В процессе β-окисления пальмитиновой кислоты образуется 8 молекул ацетил-КоА, каждая из которых, «сгорая» в цикле Кребса, дает 12 молекул АТФ, а 8 молекул дадут 12 8=96 молекул АТФ.

Таким образом, всего при полном β-окислении пальмитиновой кислоты образуется 35+96=131 молекула АТФ. С учетом одной молекулы АТФ, потраченной в самом начале на стадии активации жирной кислоты, общий энергетический выход при полном окислении одной молекулы пальмитиновой кислоты составит 131-1=130 молекул АТФ.

Однако, образовавшийся в результате β-окисления жирных кислот ацетилКоА, может не только окисляться до СО2, Н2О, АТФ, вступая в цикл Кребса, но использоваться на синтез холестерина , а также углеводов в глиоксилатном цикле.

Глиоксилатный путь специфичен только для растений и бактерий, у животных организмов он отсутствует. Данный процесс синтеза углеводов из жиров подробно описан в методическом указании «Взаимосвязь процессов обмена углеводов, жиров и белков» (см. п. 2.1.1, с. 26).

Окисление ненасыщенных жирных кислот

Олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты, являющиеся важнейшими компонентами ацилглицеролов, также подвергаются β-окислению. Окисление этих ненасыщенных жирных кислот, в принципе, происходит также, как и окисление насыщенных жирных кислот, но с некоторыми особенностями.

При окислении олеиновой кислоты (содержащей одну двойную связь) в результате трех циклов β-окисления (рис. 8) образуется 3 молекулы ацетил-КоА и 12-углеродная ненасыщенная жирная кислота с цис-двойной связью между 3-им и 4-ым атомами углерода.

Дело в том, что образовавшаяся 12-углеродная ненасыщенная жирная кислота должна снова включиться в путь β-окисления, но двойные связи природных

34

ненасыщенных жирных кислот имеют цис-конфигурацию, а при β-окислении насыщенных жирных кислот двойные связи имеют транс-конфигурацию. Кроме того, в результате последовательного удаления трех двууглеродных фрагментов (ацетил-КоА) до первой двойной связи дает 3,4– ацил-КоА (расположение двойной связи между 3 и 4 атомами углерода), а не 2,3– ацил-КоА, который является промежуточным продуктом при β-окислении насыщенных жирных кислот. Поэтому в тканях существует фермент, который осуществляет перемещение двойной связи из положения 3-4 в положение 2-3, а также изменяет конфигурацию двойной связи из цис- в транс-положение. Этот фермент получил название

3,4–цис 2,3 транс-еноил-КоА-изомеразы:

рис.8) в стадию гидратации (2).

В результате полного окисления олеиновой кислоты образуется 9 (6+3) молекул ацетил-КоА, которые включаются в цикл Кребса и «сгорают» до СО2, Н2О с образованием энергии.

Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов

Основная масса природных липидов содержит жирные кислоты с четным числом углеродных атомов, однако в липидах многих растений и некоторых морских организмов присутствуют жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода.

Установлено, что жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов окисляются таким же образом, как и жирные кислоты с четным числом углеродных атомов, с той лишь разницей, что на последнем этапе расщепления (β-окисле- ния) образуется одна молекула пропионил-КоА и одна молекула ацетил-КоА, а не 2 молекулы ацетил-КоА (рис. 8) как в случае β-окисления жирных кислот с четным числом углеродных атомов:

35

Рисунок 9 – Схема β-окисления жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов

Но при прохождении всех этих реакций сукцинил-КоА до ЩУК по циклу Кребса не происходит полного окисления до СО2 и Н2О. Для этого образовавшийся оксалоацетат через ряд последовательных реакций превращается в ацетил-КоА, который поступая в цикл Кребса, полностью «сгорает» до СО2 , Н2О и выделением энергии.

Превращение оксалоацетата в ацетил-КоА

1) Образовавшийся оксалоацетат локализован в митохондрии. Мембрана митохондрий непроницаема для образовавшегося оксалоацетата. Последний здесь же в митохондрии восстанавливается в яблочную кислоту:

Реакция протекает при участии митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы. Образовавшаяся яблочная кислота легко выходит из митохондрии в цитозоль клетки и вновь окисляется в щавелевоуксусную кислоту при участии цитоплазматической НАД-зависимой малатдегидрогеназы: