Бета-окисление жирных кислот: обеспечение энергии из липидов
Данная страница описывает процесс бета-окисления жирных кислот, который является важным источником энергии для организма. Она раскрывает механизмы активации жирных кислот, их транспорта в митохондрии и последовательных превращений, в результате которых образуются молекулы АТФ. Страница также освещает особенности бета-окисления насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Цикл Кребса и бета-окисление: ключевые процессы в метаболизме жирных кислот
Что такое бета-окисление жирных кислот?
Бета-окисление - это ключевой метаболический процесс, в ходе которого происходит расщепление жирных кислот с целью получения энергии в форме АТФ. Название бета-окисление связано с тем, что основные превращения происходят у бета-атома углерода жирной кислоты, отсчитываемого от карбоксильной группы.
Где происходит активация жирных кислот перед бета-окислением?
Активация жирных кислот происходит в цитоплазме клетки. Под действием фермента ацил-CoA-синтетазы жирная кислота присоединяет коэнзим А, в результате чего образуется активированная форма - ацил-CoA, которая затем переносится в митохондрии для дальнейшего бета-окисления.
Как происходит транспорт активированных жирных кислот через мембрану митохондрий?
Для проникновения в матрикс митохондрий активированные жирные кислоты используют специальный челночный механизм. В наружной мембране митохондрий находится фермент карнитин-ацилтрансфераза-1, который переносит ацильную группу с CoA на карнитин. Далее этот комплекс ацил-карнитин проходит через внутреннюю мембрану митохондрий, где карнитин-ацилтрансфераза-2 восстанавливает исходный ацил-CoA для дальнейшего бета-окисления.
Как происходит бета-окисление насыщенных жирных кислот?
- На первом этапе ферменты ацил-CoA-дегидрогеназа и эноил-CoA-гидратаза последовательно удаляют два атома водорода от ацил-CoA, образуя двойную связь.
- Затем фермент 3-гидроксиацил-CoA-дегидрогеназа окисляет гидроксильную группу до кетогруппы.
- И наконец, фермент 3-кетоацил-CoA-тиолаза отщепляет ацетил-CoA от ацил-CoA, формируя новую ацил-CoA с укороченной на 2 атома углерода цепью.
- Отщепленный ацетил-CoA направляется в цикл Кребса для полного окисления и синтеза АТФ.
- Этот цикл повторяется до тех пор, пока жирная кислота не будет полностью расщеплена.
Как происходит бета-окисление ненасыщенных жирных кислот?
- Ненасыщенные жирные кислоты также подвергаются бета-окислению, но с некоторыми дополнительными шагами.
- После первого цикла бета-окисления образуется цис-Δ3-ненасыщенный ацил-CoA.
- Фермент еноил-CoA-изомераза переносит двойную связь в транс-положение, образуя транс-Δ2-ненасыщенный ацил-CoA.
- Далее следует стандартный цикл бета-окисления, за исключением того, что при окислении транс-Δ2-ненасыщенного ацил-CoA не происходит восстановления FAD, и, следовательно, не образуется дополнительных молекул АТФ.
- Таким образом, при бета-окислении ненасыщенных жирных кислот энергетический выход будет ниже, чем для насыщенных.
Как рассчитывается энергетический выход бета-окисления жирных кислот?
Для упрощенного расчета энергетического выхода бета-окисления жирных кислот используется следующая формула: Энергетический выход = (N/2) * 12 - (N/2 - 1) * 5 - 1 Где: - N - количество атомов углерода в жирной кислоте - (N/2) - количество молекул ацетил-CoA, образующихся в процессе - 12 - количество молекул АТФ, синтезируемых при полном окислении ацетил-CoA в цикле Кребса - (N/2 - 1) - количество циклов бета-окисления - 5 - количество молекул АТФ, синтезируемых за счет двух реакций дегидрирования в каждом цикле - 1 - затраты 1 молекулы АТФ на активацию жирной кислоты