Окисление жк с нечетным числом углеродных атомов
В липидах многих растений и некоторых морских организмов присутствуют жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода. Они также пожвергаются β-окислению. Однако окончательным продуктом β-окисления высших жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов является пропионил-КоА.
Пропионил-КоА превращается в сукцинил-КоА путем двух последовательных реакций – карбоксилирования и изомеризации:
Далее сукцинил-КоА включается в цикл трикарбоновых кислот.
Окисление ненасыщенных жирных кислот
Около половины жирных кислот в организме человека ненасыщенные. β-Окисление этих кислот идёт обычным путём до тех пор, пока двойная связь не окажется между третьим и четвёртым атомами углерода. Затем фермент еноил-КоА изомераза перемещает двойную связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис-конформацию двойной связи на транс-, которая требуется для β-окисления. В этом цикле β-окисления первая реакция дегидрирования не происходит, так как двойная связь в радикале жирной кислоты уже имеется. Далее циклы β-окисления продолжаются по обычному пути.
Нарушения окисления жирных кислот
У людей с наследственными дефектами карнитинацилтрансферазы I или ферментов синтеза карнитина в скелетных мышцах снижается скорость поступления жирных кислот в матрикс митохондрий и, соответственно, скорость β-окисления. В этих случаях жирные кислоты с длинной цепью не используются как источники энергии. У таких людей снижена способность к физической активности; в клетках могут накапливаться жиры, образуя вакуоли.
Встречается генетический дефект дегидрогеназы жирных кислот со средней длиной углеводородной цепи. У грудных детей жиры молока служат основным источником энергии, а в триацилглицеринах молока преобладают жирные кислоты со средней длиной цепи. Невозможность использовать жирные кислоты как источники энергии приводит к увеличению скорости окисления глюкозы. В результате у детей развивается гипогликемия - причина внезапной детской смертности (10% от общего числа умерших новорождённых). Если такие дети выживают, то после голодания в течение 6-8 ч у них развиваются гипогликемические приступы (слабость, головокружение, рвота, потеря сознания).
Во всех случаях, когда нарушается β-окисление, жирные кислоты накапливаются в клетках и распадаются по пути ω-окисления. В результате образуются дикарбоновые кислоты, выделяющиеся с мочой. Определение этих кислот в моче может служить диагностическим признаком нарушения β-окисления.
Обмен ацетил-КоА
Ацетил-КоА является универсальным донором ацетильных групп для реакций ацетилирования, а также включается в цикл трикарбоновых кислот при помощи глиоксилевого цикла. Этот процесс важен для синтеза углеводов.
Включение ацетил-КоА в цикл Кребса зависит от доступности оксалоацетата. При голодании или диабете оксалоацетат расходуется на образование глюкозы. В таких условиях из ацетил-КоА образуются кетоновые тела.
Кетоновые тела - ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) СН3СОСН2СООН, β-оксимасляная кислота (β-оксибутират) СН3СНОНСН2СООН и ацетон СН3СОСН3. Кетоновые тела образуются в печени. В крови здорового человека кетоновые тела содержатся в очень небольших концентрациях, при патологиях их содержание возрастает.
Основным местом образования ацетоацетата и 3-гидроксибутирата служит печень. Сердечная мышца и корковый слой почек предпочтительно используют в качестве «топлива» ацетоацетат, а не глюкозу. В противоположность этому глюкоза является главным «топливом» для мозга у лиц, получающих сбалансированную пищу. При голодании и диабете мозг адаптируется к использованию ацетоацетата.
В периферических тканях 3-гидроксибутират способен окисляться до ацетоацетата, а далее до ацетил-КоА.
В крови здорового человека кетоновые тела содержатся в очень небольших концентрациях (в сыворотке крови 0,03-0,2 ммоль/л) При патологических состояниях (у лиц с тяжелой формой сахарного диабета, при голодании) концентрация кетоновых тел в крови может достигать 16-20 ммоль/л. Кетонемия обычно сопровождается кетонурией.