Ճարպաթթուների օքսիդացում տեղի է ունենում լյարդի, երիկամների, կմախքի և սրտի մկանների և ճարպային հյուսվածքի մեջ:

F. Knoop-ը առաջարկեց, որ ճարպաթթվի մոլեկուլի օքսիդացումը մարմնի հյուսվածքներում տեղի է ունենում b-օքսիդացման ժամանակ: Արդյունքում, կարբոքսիլ խմբի երկու ածխածնային բեկորները բաժանվում են ճարպաթթվի մոլեկուլից: Ճարպաթթուների բ-օքսիդացման գործընթացը բաղկացած է հետևյալ փուլերից.

Ճարպաթթուների ակտիվացում.Շաքարի գլիկոլիզի առաջին փուլի նման, ճարպաթթուները ակտիվանում են մինչև բ-օքսիդացումը: Այս ռեակցիան տեղի է ունենում միտոքոնդրիումի մեմբրանի արտաքին մակերեսին՝ ATP, կոենզիմ A (HS-CoA) և Mg 2+ իոնների մասնակցությամբ։ Ռեակցիան կատալիզացվում է ացիլ-CoA սինթետազով.

Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է ացիլ-CoA, որը ճարպաթթվի ակտիվ ձևն է։

Ճարպաթթուների տեղափոխում միտոքոնդրիա:Ճարպաթթվի կոֆերմենտային ձևը, ինչպես նաև ազատ ճարպաթթուները, չունեն միտոքոնդրիաներ ներթափանցելու հատկություն, որտեղ, ըստ էության, տեղի է ունենում դրանց օքսիդացում (g-trimethylamino-b-hydroxybutyrate). ակտիվացված ճարպաթթուներ ներքին միտոքոնդրիալ մեմբրանի միջոցով).

Այն բանից հետո, երբ ացիլկարնիտինը անցնում է միտոքոնդրիալ թաղանթով, տեղի է ունենում հակադարձ ռեակցիա՝ ացիլկարնիտինի տարանջատում HS-CoA-ի և միտոքոնդրիալ կարնիտինային ացիլտրանսֆերազի մասնակցությամբ.

Acyl-CoA-ն միտոքոնդրիայում ենթարկվում է b-օքսիդացման գործընթացին:

Այս օքսիդացման ուղին ներառում է թթվածնի ատոմի ավելացում b- դիրքում գտնվող ճարպաթթվի ածխածնի ատոմին.

B-օքսիդացման ընթացքում տեղի է ունենում երկու ածխածնային բեկորների հաջորդական վերացում ացետիլ-CoA-ի տեսքով ճարպաթթվի ածխածնային շղթայի կարբոքսիլային ծայրից և ճարպաթթուների շղթայի համապատասխան կրճատում.

Միտոքոնդրիալ մատրիցում ացիլ-CoA-ն քայքայվում է չորս ռեակցիաների կրկնվող հաջորդականության արդյունքում (նկ. 8):

1) օքսիդացում ացիլ-CoA դեհիդրոգենազի (FAD-կախված դեհիդրոգենազի) մասնակցությամբ.

2) էնոյլ-CoA հիդրատազով կատալիզացված հիդրացիա.

3) երկրորդ օքսիդացում 3-հիդրօքսիացետիլ-CoA դեհիդրոգենազի (NAD-կախյալ դեհիդրոգենազի) ազդեցության ներքո.

4) թիոլիզ ացետիլ-CoA ացիլտրանսֆերազի մասնակցությամբ.

Այս չորս ռեակցիաների հաջորդականությունների ամբողջությունը կազմում է ճարպաթթվի բ-օքսիդացման մեկ շրջանառություն (տես նկ. 8):

Ստացված ացետիլ-CoA-ն ենթարկվում է օքսիդացման Կրեբսի ցիկլում, իսկ ացետիլ-CoA-ն, որը կրճատվում է ածխածնի երկու ատոմներով, կրկին բազմիցս անցնում է բ-օքսիդացման ամբողջ ճանապարհով մինչև բուտիրիլ-CoA-ի (4-ածխածնային միացություն) ձևավորումը, ի վերջո, b-օքսիդացման փուլը այն քայքայվում է ացետիլ-CoA-ի երկու մոլեկուլների:

Երբ n ածխածնի ատոմ պարունակող ճարպաթթուն օքսիդանում է, տեղի է ունենում b-օքսիդացման n/2-1 ցիկլ (այսինքն՝ n/2-ից մեկ ցիկլ պակաս, քանի որ բուտիրիլ-CoA-ի օքսիդացումն անմիջապես առաջացնում է ացետիլ-CoA-ի երկու մոլեկուլ) և կստացվի ացետիլ-CoA-ի n/2 մոլեկուլ:

Օրինակ՝ պալմիթաթթվի օքսիդացման ժամանակ (C 16) կրկնվում է 16/2-1 = 7 ցիկլ b-օքսիդացում և ձևավորվում է 16/2 = 8 ացետիլ-CoA մոլեկուլ։

Նկար 8 – Ճարպաթթվի բ-օքսիդացման սխեման

Էներգետիկ հաշվեկշիռ. B-օքսիդացման յուրաքանչյուր ցիկլով ձևավորվում է FADH 2-ի մեկ մոլեկուլ (տես նկ. 8; ռեակցիա 1) և մեկ մոլեկուլ NADH + H + (արձագանք 3): Վերջինս, շնչառական շղթայի օքսիդացման և հարակից ֆոսֆորիլացման գործընթացում տալիս է` FADH 2 - 2 ATP մոլեկուլ և NADH + H + - 3 ATP մոլեկուլ, այսինքն. Ընդհանուր առմամբ, մեկ ցիկլում ձևավորվում է 5 ATP մոլեկուլ: Պալմիթաթթվի օքսիդացումից առաջանում է 5*7=35 ATP մոլեկուլ։ Պալմիթաթթվի b-օքսիդացման գործընթացում ձևավորվում է 8 ացետիլ-CoA մոլեկուլ, որոնցից յուրաքանչյուրը, «այրվելով» Կրեբսի ցիկլում, արտադրում է 12 ATP մոլեկուլ, իսկ 8 մոլեկուլ կստեղծի 12 * 8 = 96 ATP մոլեկուլ:

Այսպիսով, ընդհանուր առմամբ, palmitic թթվի ամբողջական բ-օքսիդացումով, ձևավորվում է 35 + 96 = 131 ATP մոլեկուլ: Հաշվի առնելով ճարպաթթվի ակտիվացման փուլում սկզբում ծախսված մեկ ATP մոլեկուլը, պալմիթաթթվի մեկ մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացման համար էներգիայի ընդհանուր եկամտաբերությունը կկազմի 131-1 = 130 ATP մոլեկուլ:

Այնուամենայնիվ, ացետիլ-CoA-ն, որը ձևավորվել է ճարպաթթուների b-օքսիդացման արդյունքում, կարող է ոչ միայն օքսիդացվել մինչև CO 2, H 2 O, ATP, մտնելով Կրեբսի ցիկլը, այլ նաև օգտագործվել խոլեստերինի սինթեզի համար: որպես ածխաջրեր գլիօքսիլատի ցիկլում:

Գլյոքսիլատի ուղին հատուկ է միայն բույսերին և բակտերիաներին, այն բացակայում է կենդանիների օրգանիզմներում: Ճարպերից ածխաջրերի սինթեզի այս գործընթացը մանրամասն նկարագրված է «Ածխաջրերի, ճարպերի և սպիտակուցների նյութափոխանակության գործընթացների փոխկապակցվածություն» մեթոդաբանական հրահանգում (տե՛ս պարագրաֆ 2.1.1, էջ 26):

1904 թվականին Նուպը առաջ քաշեց ճարպաթթուների β-օքսիդացման վարկածը՝ հիմնված ճագարներին տարբեր ճարպաթթուներով կերակրելու փորձերի վրա, որոնցում ջրածնի մեկ ատոմը վերջնական մեթիլ խմբում (ω-ածխածնի ատոմում) փոխարինվեց ֆենիլային ռադիկալով (C 6): H 5 -):

Նուպը ենթադրեց, որ ճարպաթթվի մոլեկուլի օքսիդացումը մարմնի հյուսվածքներում տեղի է ունենում β դիրքում; Արդյունքում, կարբոքսիլային խմբի կողմից առկա է ճարպաթթվի մոլեկուլից երկու ածխածնային բեկորների հաջորդական կտրում:

Ճարպաթթուները, որոնք կենդանիների և բույսերի բնական ճարպերի մի մասն են կազմում, պատկանում են զույգ թվով ածխածնի ատոմների շարքին։ Ցանկացած նման թթու, հեռացնելով ածխածնի զույգ ատոմները, ի վերջո անցնում է բութաթթվի փուլով, որը հաջորդ β-օքսիդացումից հետո պետք է ացետաքացախաթթու տա։ Այնուհետև վերջինս հիդրոլիզացվում է քացախաթթվի երկու մոլեկուլների:

Քնուպի կողմից առաջարկված ճարպաթթուների β-օքսիդացման տեսությունը մինչ օրս չի կորցրել իր նշանակությունը և մեծապես ընկած է ճարպաթթուների օքսիդացման մեխանիզմի մասին ժամանակակից պատկերացումների հիմքում։

Ժամանակակից գաղափարներ ճարպաթթուների օքսիդացման մասին

Հաստատվել է, որ բջիջներում ճարպաթթուների օքսիդացումը տեղի է ունենում միտոքոնդրիայում՝ բազմաֆերմենտային համալիրի մասնակցությամբ։ Հայտնի է նաև, որ ճարպաթթուները սկզբում ակտիվանում են ATP-ի և HS-KoA-ի մասնակցությամբ; Այս թթուների CoA էսթերները ծառայում են որպես ճարպաթթուների ֆերմենտային օքսիդացման բոլոր հաջորդ փուլերում որպես սուբստրատներ. Հստակեցվել է նաև կարնիտինի դերը ճարպաթթուների ցիտոպլազմից միտոքոնդրիա տեղափոխելու գործում։

Ճարպաթթվի օքսիդացման գործընթացը բաղկացած է հետևյալ հիմնական փուլերից.

Ճարպաթթուների ակտիվացում և դրանց ներթափանցում ցիտոպլազմից միտոքոնդրիաներ. Կոֆերմենտ A-ից և ճարպաթթուից ճարպաթթվի (ացիլ-CoA) «ակտիվ ձևի» ձևավորումը էնդերգոնիկ գործընթաց է, որը տեղի է ունենում ATP էներգիայի օգտագործման միջոցով.

Ռեակցիան կատալիզացվում է ացիլ-CoA սինթետազով: Կան մի քանի նման ֆերմենտներ. դրանցից մեկը կատալիզացնում է 2-ից 3 ածխածնի ատոմ պարունակող ճարպաթթուների ակտիվացումը, մյուսը՝ 4-ից 12 ատոմ, երրորդը՝ 12 և ավելի ածխածնի ատոմներից։

Ինչպես արդեն նշվեց, ճարպաթթուների (ացիլ-CoA) օքսիդացումը տեղի է ունենում միտոքոնդրիում: Վերջին տարիներին ցույց է տրվել, որ ցիտոպլազմից միտոքոնդրիա ներթափանցելու ացիլ-CoA-ի կարողությունը կտրուկ մեծանում է ազոտային հիմքի՝ կարնիտինի (γ-տրիմեթիլամինո-β-հիդրօքսիբուտիրատ) առկայության դեպքում: Acyl-CoA-ն, զուգակցվելով կարնիտինի հետ, հատուկ ցիտոպլազմիկ ֆերմենտի (carnitine acyl-CoA տրանսֆերազա) մասնակցությամբ, ձևավորում է ացիլկարնիտին (կարնիտինի և ճարպաթթվի էսթեր), որն ունի միտոքոնդրիա ներթափանցելու հատկություն.

Այն բանից հետո, երբ ացիլկարնիտինը անցնում է միտոքոնդրիալ մեմբրանի միջով, տեղի է ունենում հակադարձ ռեակցիա՝ ացիլկարնիտինի տարանջատում HS-CoA-ի և միտոքոնդրիալ կարնիտինի ացիլ-CoA տրանսֆերազայի մասնակցությամբ.

Այս դեպքում կարնիտինը վերադառնում է բջջի ցիտոպլազմա, իսկ ացիլ-CoA-ն ենթարկվում է օքսիդացման միտոքոնդրիում։

Ջրազրկման առաջին փուլը.Միտոքոնդրիումներում Acyl-CoA-ն հիմնականում ենթակա է ֆերմենտային ջրազրկման.

Այս դեպքում ացիլ-CoA-ն կորցնում է ջրածնի երկու ատոմ α- և β- դիրքերում՝ վերածվելով չհագեցած թթվի CoA էսթերի.

Թվում է, թե կան մի քանի FAD պարունակող ացիլ-CoA դեհիդրոգենազներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի հատուկ ածխածնային շղթայի երկարության ացիլ-CoA-ի առանձնահատկություն:

Խոնավեցման փուլ.Չհագեցած ացիլ-CoA-ն (ենոյլ-CoA), էնոյլ-CoA հիդրատազ ֆերմենտի մասնակցությամբ, միացնում է ջրի մոլեկուլը։ Արդյունքում ձևավորվում է β-հիդրօքսիացիլ-CoA.

Ջրազրկման երկրորդ փուլը.Ստացված β-հիդրօքսիացիլ-CoA-ն այնուհետև ջրազրկվում է: Այս ռեակցիան կատալիզացվում է NAD-կախյալ դեհիդրոգենազներով: Ռեակցիան ընթանում է հետևյալ հավասարման համաձայն.

Այս ռեակցիայի ժամանակ β-ketoacyl-CoA-ն փոխազդում է կոֆերմենտի A-ի հետ: Արդյունքում, β-ketoacyl-CoA-ն ճեղքվում է և ձևավորվում է ացիլ-CoA, որը կրճատվում է երկու ածխածնի ատոմներով և երկու ածխածնային բեկոր՝ ացետիլ-CoA-ի տեսքով: . Այս ռեակցիան կատալիզացվում է ացետիլ-CoA ացիլտրանսֆերազով (կամ թիոլազով).

Ստացված ացետիլ-CoA-ն ենթարկվում է օքսիդացման եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլում (Krebs ցիկլ), իսկ ացիլ-CoA-ն, որը կրճատվել է երկու ածխածնի ատոմներով, կրկին բազմիցս անցնում է β-օքսիդացման ամբողջ ճանապարհով մինչև բուտիրիլ-CoA-ի (4-ածխածնային միացություն) ձևավորումը: ), որն իր հերթին օքսիդացվում է ացետիլ-CoA-ի երկու մոլեկուլների (տես գծապատկեր)։

Օրինակ, պալմիթաթթվի դեպքում (C 16) կրկնվում է 7 օքսիդացման ցիկլ։ Հիշենք, որ n ածխածնի ատոմ պարունակող ճարպաթթվի օքսիդացման ժամանակ տեղի է ունենում β-օքսիդացման n/2-1 ցիկլ (այսինքն՝ n/2-ից մեկ ցիկլ պակաս, քանի որ բուտիրիլ-CoA-ի օքսիդացումից անմիջապես առաջանում է երկու մոլեկուլ ացետիլ։ -CoA) և ընդհանուր առմամբ կստացվի ացետիլ-CoA-ի n/2 մոլեկուլ:

Հետևաբար, պալմիթաթթվի p-օքսիդացման ընդհանուր հավասարումը կարող է գրվել հետևյալ կերպ.

Palmitoyl-CoA + 7 FAD + 7 NAD + 7H 2 O + 7HS-KoA --> 8 Acetyl-CoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2:

Էներգետիկ հաշվեկշիռ.β-օքսիդացման յուրաքանչյուր ցիկլով առաջանում են FADH 2-ի 1 մոլեկուլ և NADH 2-ի 1 մոլեկուլ: Վերջիններս շնչառական շղթայում օքսիդացման և հարակից ֆոսֆորիլացման գործընթացում տալիս են՝ FADH 2՝ երկու ATP մոլեկուլ և NADH 2՝ երեք ATP մոլեկուլ, այսինքն՝ ընդհանուր առմամբ, մեկ ցիկլում ձևավորվում է 5 ATP մոլեկուլ։ Պալմիթաթթվի օքսիդացման դեպքում առաջանում է β-օքսիդացման 7 ցիկլ (16/2 - 1 = 7), որը հանգեցնում է 5X7 = 35 ATP մոլեկուլների առաջացմանը։ Պալմիթաթթվի β-օքսիդացման գործընթացում առաջանում են ացետիլ-CoA մոլեկուլներ, որոնցից յուրաքանչյուրը, այրվելով եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլում, առաջացնում է 12 ATP մոլեկուլ, իսկ 8 մոլեկուլ՝ 12X8 = 96 ATP մոլեկուլ։

Այսպիսով, ընդհանուր առմամբ, palmitic թթվի ամբողջական օքսիդացումով, ձևավորվում է 35 + 96 = 131 ATP մոլեկուլ: Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով ATP-ի մեկ մոլեկուլը, որը ծախսվել է հենց սկզբում պալմիտիկ թթվի ակտիվ ձևի (պալմիտոիլ-CoA) ձևավորման վրա, կենդանիների պայմաններում պալմիթաթթվի մեկ մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացման ընդհանուր էներգիայի ստացումը կկազմի 131-1: = 130 ATP մոլեկուլ (նկատի ունեցեք, որ մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացումով արտադրվում է ընդամենը 36 ATP մոլեկուլ):

Հաշվարկվում է, որ եթե համակարգի (ΔG) ազատ էներգիայի փոփոխությունը պալմիթաթթվի մեկ մոլեկուլի ամբողջական այրման ժամանակ կազմում է 9797 կՋ, իսկ ATP-ի էներգիայով հարուստ տերմինալ ֆոսֆատ կապը բնութագրվում է մոտ 34,5 կՋ արժեքով, ապա. Պարզվում է, որ պալմիթաթթվի ընդհանուր պոտենցիալ էներգիայի մոտավորապես 45%-ը մարմնում դրա օքսիդացման ժամանակ կարող է օգտագործվել ATP-ի վերասինթեզի համար, իսկ մնացած մասը, ըստ երևույթին, կորչում է որպես ջերմություն:

Հիդրոլիզ տրիգլիցերիդներ իրականացվում է ենթաստամոքսային գեղձի լիպազով: Նրա օպտիմալ pH = 8, այն հիդրոլիզացնում է TG-ն հիմնականում 1-ին և 3-րդ դիրքերում՝ 2 ազատ ճարպաթթուների և 2-մոնոացիլգլիցերինի (2-MG) ձևավորմամբ: 2-MG-ն լավ էմուլգատոր է: 2-MG-ի 28%-ը փոխակերպվում է 1-MG-ի իզոմերազի միջոցով: 1-MG-ի մեծ մասը հիդրոլիզվում է ենթաստամոքսային գեղձի լիպազի միջոցով՝ դառնալով գլիցերին և ճարպաթթու, ենթաստամոքսային գեղձի լիպազան սինթեզվում է կոլիպազի հետ միասին: Կոլիպազը ձևավորվում է ոչ ակտիվ ձևով և ակտիվանում է աղիներում տրիփսինի միջոցով մասնակի պրոտեոլիզի միջոցով։ Կոլիպազը իր հիդրոֆոբ տիրույթով կապվում է լիպիդային կաթիլների մակերեսին, իսկ հիդրոֆիլ տիրույթը օգնում է ենթաստամոքսային գեղձի լիպազի ակտիվ կենտրոնը հնարավորինս մոտեցնել TG-ին, որն արագացնում է դրանց հիդրոլիզը։

Օքսիդացումը տեղի է ունենում միտոքոնդրիալ մատրիցում: Սկզբում ճարպաթթուն ակտիվանում է. 1 .Ցիտոպլազմում յուրաքանչյուր թթու ակտիվանում է օգտագործելով CoA-8H և ATP էներգիան: 2. Ակտիվ ճարպաթթուը՝ acyl-CoA-ն, ցիտոզոլից տեղափոխվում է միտոքոնդրիալ մատրիցա (MC): CoA-8H-ը մնում է ցիտոզոլում, իսկ ճարպաթթվի մնացորդը՝ ացիլը, միանում է կարնիտինին (լատիներենից՝ carnitine - միս - կարնիտինը մեկուսացված է մկանային հյուսվածքից) ձևավորելով ացիլ-կարնիտին, որը մտնում է միտոքոնդրիայի միջմեմբրանային տարածություն։ Միտոքոնդրիաների միջմեմբրանային տարածությունից ացիլ-կարնիտինային համալիրը տեղափոխվում է միտոքոնդրիալ մատրիցա։ Այս դեպքում կարնիտինը մնում է միջմեմբրանային տարածությունում։ Մատրիցայում ացիլը միանում է CoA-8H-ի հետ։ 3. Օքսիդացում. MC մատրիցայում ձևավորվում է ակտիվ ճարպաթթու, որը հետագայում ենթարկվում է օքսիդացման ռեակցիաների վերջնական արտադրանքներին: Բետա օքսիդացման ժամանակ ճարպաթթվի բետա դիրքում գտնվող -CH2- խումբը օքսիդացվում է C- խմբին: Այս դեպքում ջրազրկումը տեղի է ունենում երկու փուլով՝ ացիլդեհիդրոգենազի (ֆլավինի ֆերմենտ, ջրածինը տեղափոխվում է ուբիկինոն) և բետա-հիդրօքսիացիլդեհիդրոգենազի (ջրածնի ընդունիչ NAD+) մասնակցությամբ։ Այնուհետև բետա-կետոացիլ-CoA-ն, թիոլազ ֆերմենտի գործողության ներքո, տրոհվում է ացետիլ CoA-ի և ացիլ-CoA-ի՝ բնօրինակի համեմատ կրճատվելով 2 ածխածնի ատոմով: Այս acyl-CoA-ն կրկին ենթարկվում է բետա-օքսիդացման: Այս գործընթացի կրկնվող կրկնությունը հանգեցնում է ճարպաթթվի ամբողջական քայքայմանը մինչև ացիլ-CoA: Ճարպաթթուների օքսիդացում. Ներառում է 2 փուլ՝ 1. ացետիլ-CoA-ի տեսքով երկածխածնային բեկորի հաջորդական կտրում թթվի C-վերնամասից. 2. ացետիլ-CoA-ի օքսիդացում Քրեբսի ցիկլում մինչև CO2 և H2O: Ճարպաթթուների օքսիդացման էներգետիկ արժեքը. Ստեարաթթուն (C 18) անցնում է 8 օքսիդացման ցիկլ՝ 9 ացետիլ-CoA-ի ձևավորմամբ, յուրաքանչյուր օքսիդացման ցիկլում ձևավորվում է 8 * 5 ATP = 40 ATP, ացետիլ-CoA-ն արտադրում է 9 * 12 ATP = 108 ATP: Ընդհանուր՝ 148 ATP, բայց 1 ATP ծախսվում է ցիտոզոլում ճարպաթթվի ակտիվացման վրա, ուստի ընդհանուրը կազմում է 147 ATP։

β - բարձր ճարպաթթուների (HFAs) օքսիդացում: Գործընթացի էներգաարդյունավետություն (հագեցած և չհագեցած ճարպաթթուների համար): IVFA-ի հյուսվածքային օքսիդացման ազդեցությունը հյուսվածքների կողմից գլյուկոզայի օգտագործման վրա:

β-օքսիդացում - չճյուղավորված միջին և կարճ ածխաջրածնային շղթաներով ճարպաթթուների կատաբոլիզմի հատուկ ուղի: β-օքսիդացումը տեղի է ունենում միտոքոնդրիալ մատրիցայում, որի ընթացքում 2 C ատոմ հաջորդաբար բաժանվում են FA-ի C ծայրից՝ Acetyl-CoA-ի տեսքով։ ՖԱ-ի β-օքսիդացումը տեղի է ունենում միայն աերոբիկ պայմաններում և մեծ քանակությամբ էներգիայի աղբյուր է հանդիսանում ՖԱ-ի β-օքսիդացումն ակտիվորեն տեղի է ունենում կարմիր կմախքի մկանների, սրտի մկանների, երիկամների և լյարդի մեջ: ՖԱ-ները չեն ծառայում որպես էներգիայի աղբյուր նյարդային հյուսվածքների համար, քանի որ ՖԱ-ները չեն անցնում արյունաուղեղային պատնեշի միջով, ինչպես մյուս հիդրոֆոբ նյութերի բետա-օքսիդացումն աճում է հետաբսորբցիոն շրջանում՝ ծոմապահության և ֆիզիկական աշխատանքի ընթացքում: Միաժամանակ, արյան մեջ ՖԱ-ների կոնցենտրացիան աճում է ճարպային հյուսվածքից ՖԱ-ների մոբիլիզացիայի արդյունքում։

LCD ակտիվացում

ՖԱ-ի ակտիվացումը տեղի է ունենում FA-ի և HSCoA-ի միջև բարձր էներգիայի կապի ձևավորման արդյունքում՝ Acyl-CoA-ի ձևավորմամբ: Ռեակցիան կատալիզացվում է Acyl-CoA սինթետազ ֆերմենտի կողմից.

RCOOH + HSKoA + ATP → RCO~SCoA + AMP+ PPn

Պիրոֆոսֆատը հիդրոլիզվում է պիրոֆոսֆատազ ֆերմենտի միջոցով՝ H 4 P 2 O 7 + H 2 O → 2H 3 PO 4

Acyl-CoA սինթետազները հայտնաբերված են ինչպես ցիտոզոլում (միտոքոնդրիումների արտաքին թաղանթում), այնպես էլ միտոքոնդրիումային մատրիցում։ Այս ֆերմենտները տարբերվում են իրենց յուրահատկությամբ տարբեր ածխաջրածնային շղթայի երկարություններ ունեցող ՖԱ-ների համար:

Տրանսպորտային LCD. ՖԱ-ների տեղափոխումը միտոքոնդրիալ մատրիցա կախված է ածխածնային շղթայի երկարությունից:

Կարճ և միջին շղթայի երկարությամբ ՖԱ-ները (4-ից մինչև 12 C ատոմ) կարող են ներթափանցել միտոքոնդրիալ մատրիցա՝ դիֆուզիայի միջոցով։ Այս ՖԱ-ների ակտիվացումը տեղի է ունենում միտոքոնդրիալ մատրիցում ացիլ-CoA սինթետազների միջոցով Երկար շղթայով ՖԱ-ները սկզբում ակտիվանում են ցիտոզոլում (արտաքին միտոքոնդրիալ թաղանթի վրա գտնվող ացիլ-CoA սինթետազներով), այնուհետև տեղափոխվում են միտոքոնդրիալ մատրիցա: օգտագործելով կարնիտին: Կարնիտին գալիս է սննդից կամ սինթեզվում է լիզինից և մեթիոնինից՝ վիտամին C-ի մասնակցությամբ։

Միտոքոնդրիումների արտաքին թաղանթում կարնիտին ացիլտրանսֆերազ I ֆերմենտը (կարնիտին պալմիտոիլտրանսֆերազ I) կատալիզացնում է ացիլը CoA-ից կարնիտինի տեղափոխումը` առաջացնելով ացիլկարնիտին;

Ացիլկարնիտինը միջմեմբրանային տարածությամբ անցնում է ներքին թաղանթի արտաքին կողմը և կարնիտինային ացիլկարնիտին տրանսլոկազով տեղափոխվում է ներքին միտոքոնդրիալ մեմբրանի ներքին մակերես;

Կառնիտին ացիլտրանսֆերազ II ֆերմենտը կատալիզացնում է ացիլի տեղափոխումը կարնիտինից դեպի ներմիտոքոնդրիալ HSCoA՝ առաջացնելով Acyl-CoA;

 Ազատ կարնիտինը նույն տրանսլոկազի միջոցով վերադարձվում է ներքին միտոքոնդրիալ թաղանթի ցիտոզոլային կողմ:

Ռեակցիաներ ՖԱ-ների β-օքսիդացում

1. β-օքսիդացումն սկսվում է ացիլ-CoA-ի ջրազրկմամբ FAD-կախյալ ացիլ-CoA դեհիդրոգենազով` ձևավորելով կրկնակի կապ (տրանս) էնոյլ-CoA-ի α- և β-C ատոմների միջև: Կրճատված FADN 2, օքսիդացող CPE-ում, ապահովում է 2 ATP մոլեկուլների սինթեզ;

2. Enoyl-CoA հիդրատազը ջուր է ավելացնում Enoyl-CoA-ի կրկնակի կապին՝ β-հիդրօքսիացիլ-CoA ձևավորելու համար;

3. β-հիդրօքսիացիլ-CoA-ն օքսիդանում է NAD-ից կախված դեհիդրոգենազով մինչև β-կետոացիլ-CoA: Կրճատված NADH 2, օքսիդացված CPE-ում, ապահովում է 3 ATP մոլեկուլների սինթեզը;

4. HCoA-ի մասնակցությամբ թիոլազը անջատում է Acetyl-CoA-ն β-ketoacyl-CoA-ից: 4 ռեակցիաների արդյունքում առաջանում է Acyl-CoA-ն, որը նախորդ Acyl-CoA-ից ավելի կարճ է 2 ածխածինով։ Ձևավորված Acetyl-CoA-ն, օքսիդացված TCA ցիկլում, ապահովում է 12 ATP մոլեկուլների սինթեզը CPE-ում:

Acyl-CoA-ն այնուհետև կրկին մտնում է β-օքսիդացման ռեակցիաներ: Ցիկլերը շարունակվում են այնքան ժամանակ, մինչև Acyl-CoA-ն վերածվի Acetyl-CoA-ի՝ 2 C ատոմներով (եթե FA-ն ուներ զույգ թվով C ատոմ) կամ Բուտիրիլ-CoA-ի՝ 3 C ատոմներով (եթե FA-ն ուներ կենտ թվով C ատոմներ):

Հագեցած ճարպաթթուների օքսիդացման էներգետիկ հավասարակշռությունը ածխածնի զույգ ատոմներով

Երբ ՖԱ-ն ակտիվանում է, ծախսվում է ATP-ի 2 մակրոէերգիկ կապ:

C–ի զույգ թվով ատոմներով հագեցած ՖԱ-ի օքսիդացման ժամանակ առաջանում են միայն FADH 2, NADH 2 և Acetyl-CoA։

β-օքսիդացման 1 ցիկլի ընթացքում առաջանում են 1 FADH 2, 1 NADH 2 և 1 Acetyl-CoA, որոնք օքսիդացման ժամանակ արտադրում են 2 + 3 + 12 = 17 ATP։

FA-ի β-օքսիդացման ընթացքում ցիկլերի քանակը = C ատոմների թիվը (FA/2)-1-ում: β-օքսիդացման ժամանակ պալմիտիկ թթուն անցնում է (16/2)-1 = 7 ցիկլեր։ 7 ցիկլում ձևավորվում է 17*7=119 ATP։

β-օքսիդացման վերջին ցիկլը ուղեկցվում է լրացուցիչ Acetyl-CoA-ի ձևավորմամբ, որը օքսիդացման ժամանակ արտադրում է 12 ATP:

Այսպիսով, պալմիթաթթվի օքսիդացումից առաջանում է՝ -2+119+12=129 ATP։

Համառոտ հավասարում β-օքսիդացման, palmitoyl-CoA:

C 15 H 31 CO-CoA + 7 FAD + 7 NAD + + 7 HSKoA → 8 CH 3 -CO-KoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2

Կենտ թվով ածխածնի ատոմներով հագեցած ճարպաթթուների օքսիդացման էներգետիկ հաշվեկշիռ

Սկզբում կենտ թվով C ատոմներով հագեցած ՖԱ-ի β-օքսիդացումն ընթանում է այնպես, ինչպես զույգ թվով։ Ակտիվացման վրա ծախսվում է ATP-ի 2 մակրոէերգիկ կապ։

17 C ատոմներով FA ենթարկվում է β-օքսիդացման 17/2-1 = 7 ցիկլ: 1 ցիկլում 1 FADN 2, 1 NADH 2 և 1 Acetyl-CoA-ից ձևավորվում է 2 + 3 + 12 = 17 ATP: 7 ցիկլում ձևավորվում է 17*7=119 ATP։

β-օքսիդացման վերջին ցիկլը ուղեկցվում է ոչ թե Acetyl-CoA-ի, այլ Propionyl-CoA-ի առաջացմամբ 3 C ատոմներով։

Propionyl-CoA-ն կարբոքսիլացվում է 1 ATP-ի արժեքով պրոպիոնիլ-CoA կարբոքսիլազայի միջոցով՝ ձևավորելով D-methylmalonyl-CoA, որը իզոմերացումից հետո վերածվում է սկզբում L-methylmalonyl-CoA-ի, իսկ հետո՝ Succinyl-CoA-ի: Succinyl-CoA-ն ընդգրկված է TCA ցիկլում և օքսիդացումից հետո արտադրում է PCA և 6 ATP: PIKE-ը կարող է մտնել գլյուկոնեոգենեզ՝ գլյուկոզայի սինթեզի համար: Վիտամին B12-ի պակասը հանգեցնում է արյան մեջ մեթիլմալոնիլի կուտակմանը և մեզի միջոցով արտազատմանը: ՖԱ-ի օքսիդացման ժամանակ առաջանում է` -2+119-1+6=122 ԱԹՖ.

17 C ատոմներով FA-ների β-օքսիդացման ընդհանուր հավասարումը.

C 16 H 33 CO-CoA + 7 FAD + 7 NAD + + 7 HSKoA → 7 CH 3 -CO-KoA + 1 C 2 H 5 -CO-KoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2

Չհագեցած ճարպաթթուների օքսիդացման էներգետիկ հաշվեկշիռը զույգ թվով ածխածնի ատոմներով

Մարդու օրգանիզմում ՖԱ-ների մոտ կեսը չհագեցած է: Այս թթուների β-օքսիդացումն ընթանում է սովորական ձևով, մինչև որ կրկնակի կապը լինի C ատոմների 3-ի և 4-ի միջև: Էնոյլ-CoA իզոմերազի ֆերմենտը այնուհետև տեղափոխում է կրկնակի կապը 3-4 դիրքից 2-3 դիրք և փոխում է cis կոնֆորմացիան: կրկնակի կապը տրանսի հետ, որն անհրաժեշտ է β-օքսիդացման համար։ Այս β-օքսիդացման ցիկլում, քանի որ կրկնակի կապն արդեն առկա է ՖԱ-ում, ջրազրկման առաջին ռեակցիան տեղի չի ունենում, և FADH 2-ը չի ձևավորվում: Այնուհետև, β-օքսիդացման ցիկլերը շարունակվում են՝ չտարբերվելով սովորական ճանապարհից:

Էներգետիկ հաշվեկշիռը հաշվարկվում է այնպես, ինչպես C ատոմների զույգ թվով հագեցած ՖԱ-ների դեպքում, միայն յուրաքանչյուր կրկնակի կապի համար բացակայում է 1 FADN 2 և, համապատասխանաբար, 2 ATP:

Պալմիտոլեյլ-CoA-ի β-օքսիդացման ընդհանուր հավասարումը հետևյալն է.

C 15 H 29 CO-CoA + 6 FAD + 7 NAD + + 7 HSKoA → 8 CH 3 -CO-KoA + 6 FADH 2 + 7 NADH 2

Պալմիտոլեաթթվի β-օքսիդացման էներգետիկ հաշվեկշիռը՝ -2+8*12+6*2+7*3=127 ATP։

Սով, ֆիզիկական ակտիվություն → գլյուկագոն, ադրենալին → TG լիպոլիզ ճարպային բջիջներում → FA արյան մեջ → β-օքսիդացում մկանների, լյարդի աերոբիկ պայմաններում → 1) ATP; 2) ATP, NADH 2, Acetyl-CoA, (FA) → ↓ գլիկոլիզ → գլյուկոզայի խնայողություններ, որոնք անհրաժեշտ են նյարդային հյուսվածքի, կարմիր արյան բջիջների համար և այլն:

Սնունդ → ինսուլին → գլիկոլիզ → ացետիլ-CoA → մալոնիլ-CoA-ի և FA-ի սինթեզ

Մալոնիլ-CoA-ի → մալոնիլ-CoA-ի → ↓ կարնիտին ացիլտրանսֆերազ I-ի սինթեզը լյարդում → ↓ ՖԱ-ների տեղափոխումը միտոքոնդրիալ մատրիցում → ↓ ՖԱ-ների մատրիցում → ↓ ՖԱ-ների β-օքսիդացում

IVFA-ի կենսասինթեզ. Պալմիտատ սինթազային համալիրի կառուցվածքը. Քիմիա և գործընթացի կարգավորում.

Պալմիթաթթվի սինթեզ

Մալոնիլ-CoA-ի ձևավորում

ՖԱ սինթեզի առաջին ռեակցիան ացետիլ-CoA-ի փոխակերպումն է մալոնիլ-CoA-ի: ՖԱ սինթեզում այս կարգավորող ռեակցիան կատալիզացվում է ացետիլ-CoA կարբոքսիլազով:

Acetyl-CoA կարբոքսիլազը բաղկացած է մի քանի ստորաբաժանումներից, որոնք պարունակում են բիոտին:

Ռեակցիան տեղի է ունենում 2 փուլով.

1) CO 2 + բիոտին + ATP → բիոտին-COOH + ADP + Fn

2) ացետիլ-CoA + բիոտին-COOH → մալոնիլ-CoA + բիոտին.

Acetyl-CoA կարբոքսիլազը կարգավորվում է մի քանի եղանակներով.

3) ֆերմենտային ենթամիավորների համալիրների ասոցիացիա/տարանջատում: Իր ոչ ակտիվ ձևով ացետիլ-CoA կարբոքսիլազը 4 ենթամիավորներից բաղկացած համալիր է: Ցիտրատը խթանում է կոմպլեքսների միացումը, ինչի արդյունքում մեծանում է ֆերմենտային ակտիվությունը։ Palmitoyl-CoA-ն առաջացնում է բարդույթների տարանջատում և ֆերմենտների ակտիվության նվազում;

2) ացետիլ-CoA կարբոքսիլազայի ֆոսֆորիլացում/դեֆոսֆորիլացում. Գլյուկագոնը կամ ադրենալինը ադենիլատ ցիկլազային համակարգի միջոցով խթանում է ացետիլ-CoA կարբոքսիլազայի ենթամիավորների ֆոսֆորիլացումը, ինչը հանգեցնում է դրա ապաակտիվացմանը։ Ինսուլինը ակտիվացնում է ֆոսֆոպրոտեին ֆոսֆատազը, ացետիլ-CoA կարբոքսիլազը դեֆոսֆորիլացվում է։ Այնուհետև ցիտրատի ազդեցության տակ տեղի է ունենում ֆերմենտի պրոտոմերների պոլիմերացում, և այն ակտիվանում է.

3) Ածխաջրերով հարուստ և լիպիդներով աղքատ մթերքների երկարատև օգտագործումը հանգեցնում է ինսուլինի սեկրեցիայի ավելացմանը, որը հրահրում է ացետիլ-CoA կարբոքսիլազի, պալմիտատ սինթազի, ցիտրատ լիազի, իզոցիտրատ դեհիդրոգենազի սինթեզը և արագացնում է FA-ի և սինթեզը: TG. Ծոմ պահելը կամ ճարպերով հարուստ սննդակարգը հանգեցնում է ֆերմենտների սինթեզի նվազմանը և, համապատասխանաբար, FA-ի և TG-ի:

Պալմիթաթթվի ձևավորում

Malonyl-CoA-ի ձևավորումից հետո պալմիտիկ թթվի սինթեզը շարունակվում է բազմաֆերմենտային համալիրում. ճարպաթթուների սինթազա (պալմիտոիլ սինթետազ) .

Պալմիտոիլ սինթազը դիմեր է, որը բաղկացած է երկու նույնական պոլիպեպտիդ շղթաներից: Յուրաքանչյուր շղթա ունի 7 ակտիվ տեղամաս և ացիլ փոխանցման սպիտակուց (ACP): Յուրաքանչյուր շղթա ունի 2 SH խումբ՝ մեկ SH խումբը պատկանում է ցիստեինին, մյուսը՝ ֆոսֆոպանթեական թթվի մնացորդին։ Մեկ մոնոմերի ցիստեին SH խումբը գտնվում է մյուս պրոտոմերների 4-ֆոսֆոպանտետեինատ SH խմբի կողքին։ Այսպիսով, ֆերմենտի պրոտոմերները դասավորված են «գլուխից պոչ»: Չնայած յուրաքանչյուր մոնոմեր պարունակում է բոլոր կատալիտիկ տեղամասերը, 2 պրոտոմերներից բաղկացած համալիրը ֆունկցիոնալ ակտիվ է: Հետևաբար, 2 LC իրականում միաժամանակ սինթեզվում են:

Այս համալիրը հաջորդաբար երկարացնում է FA ռադիկալը 2 C ատոմով, որի դոնորը մալոնիլ-CoA-ն է։

Պալմիթաթթվի սինթեզի ռեակցիաներ

1) ացետիլի տեղափոխումը CoA-ից ցիստեինի SH խմբին ացետիլտրանսացիլազային կենտրոնով.

2) մալոնիլի տեղափոխումը CoA-ից ACP-ի SH խումբ մալոնիլ տրանսացիլազային կենտրոնի միջոցով.

3) Կետոացիլ սինթազայի կենտրոնում ացետիլ խումբը խտանում է մալոնիլ խմբի հետ՝ ձևավորելով ketoacyl և ազատում CO 2:

4) Կետոացիլը ketoacyl reductase-ով վերածվում է հիդրօքսիացիլի.

5) Օքսիացիլը հիդրատազով ջրազրկվում է էնոյլի.

6) Էնոյլը էնոյլ ռեդուկտազով վերածվում է ացիլի:

Ռեակցիաների առաջին շրջանի արդյունքում առաջանում է 4 C ատոմներով ացիլ (բուտիրիլ)։ Այնուհետև բուտիրիլը տեղափոխվում է 2-րդ դիրքից 1-ին դիրք (որտեղ ացետիլը գտնվում էր ռեակցիաների առաջին շրջանի սկզբում): Այնուհետև բուտիրիլը ենթարկվում է նույն փոխակերպումների և ընդլայնվում է 2 C ատոմներով (մալոնիլ-CoA-ից):

Նմանատիպ ռեակցիաների ցիկլերը կրկնվում են այնքան ժամանակ, մինչև ձևավորվի պալմիտաթթվային ռադիկալ, որը թիոէսթերազային կենտրոնի ազդեցությամբ հիդրոլիտիկ կերպով անջատվում է ֆերմենտային համալիրից՝ վերածվելով ազատ պալմիթաթթվի։

Acetyl-CoA-ից և malonyl-CoA-ից պալմիտիկ թթվի սինթեզի ընդհանուր հավասարումը հետևյալն է.

CH 3 -CO-SKoA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKoA + 14 NADPH 2 → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6

H 2 O + 8 HSKoA + 14 NADP +

ՖԱ-ների սինթեզ պալմիտիկ և այլ ՖԱ-ներից

ՖԱ-ների երկարացում երկարաձգման ռեակցիաներում

Ճարպաթթվի երկարացումը կոչվում է երկարացում: ՖԱ-ները կարող են սինթեզվել ER-ում պալմիթաթթվի և այլ ավելի երկար ՖԱ-ների երկարացման արդյունքում: Յուրաքանչյուր LC երկարության համար կան երկարացումներ: Ռեակցիաների հաջորդականությունը նման է պալմիթաթթվի սինթեզին, սակայն այս դեպքում սինթեզը տեղի է ունենում ոչ թե ACP-ով, այլ CoA-ով։ Լյարդի երկարացման հիմնական արտադրանքը ստեարաթթուն է: Նյարդային հյուսվածքներում առաջանում են երկարաշղթա ՖԱ (C=20-24), որոնք անհրաժեշտ են սֆինգոլիպիդների սինթեզի համար։

Չհագեցած ՖԱ-ների սինթեզը դեզատուրազային ռեակցիաներում

FA ռադիկալների մեջ կրկնակի կապերի ընդգրկումը կոչվում է դեհագեցում: ՖԱ-ների դեզատուրացիա տեղի է ունենում ԷՀ-ում մոնօքսիգենազային ռեակցիաներում, որոնք կատալիզացվում են դեզատուրազներով:

Stearoyl-CoA դեզատուրազ– ինտեգրալ ֆերմենտ, պարունակում է ոչ հեմ երկաթ: Կատալիզացնում է 9-ից 10 ածխածնի ատոմների միջև 1 կրկնակի կապի ձևավորումը ՖԱ-ում: Stearoyl-CoA դեզատուրազը ցիտոքրոմ b 5-ից էլեկտրոնները տեղափոխում է թթվածնի 1 ատոմ, պրոտոնների մասնակցությամբ այս թթվածինը ձևավորում է ջուր։ Թթվածնի երկրորդ ատոմը ներկառուցվում է ստեարաթթվի մեջ՝ ձևավորելով դրա հիդրօքսիացիլը, որը ջրազրկվում է օլեինաթթվի:

Մարդու մարմնում առկա FA դեսատուրազները չեն կարող կրկնակի կապեր ձևավորել ածխածնի իններորդ ատոմից հեռու գտնվող ՖԱ-ներում, հետևաբար ω-3 և ω-6 ընտանիքների ՖԱ-ները չեն սինթեզվում մարմնում, անհրաժեշտ են և պետք է մատակարարվեն սննդով, քանի որ դրանք պետք է մատակարարվեն սննդով: կատարել կարևոր կարգավորիչ գործառույթներ. Չհագեցման արդյունքում մարդու օրգանիզմում առաջացած հիմնական ՖԱ-ները պալմիտոլային և օլեային են։

α-հիդրօքսի FA-ների սինթեզ

Նյարդային հյուսվածքում տեղի է ունենում նաև այլ ՖԱ-ների՝ α-հիդրօքսի թթուների սինթեզ։ Խառը ֆունկցիոնալ օքսիդազները հիդրոքսիլացնում են C22 և C24 թթուները՝ առաջացնելով cerebronic թթու, որը հայտնաբերված է միայն ուղեղի լիպիդներում:

Իսկ շնչառական շղթան՝ ճարպաթթուներում պարունակվող էներգիան ATP կապերի էներգիայի վերածելու համար։

Ճարպաթթուների օքսիդացում (β-օքսիդացում)

β-օքսիդացման տարրական դիագրամ.

Այս ճանապարհը կոչվում է β-օքսիդացում, քանի որ ճարպաթթվի 3-րդ ածխածնի ատոմը (β-դիրքը) օքսիդացված է կարբոքսիլ խմբի, և միևնույն ժամանակ ացետիլ խմբին, ներառյալ սկզբնական ճարպաթթվի C 1 և C 2, կտրված է թթվից:

β-օքսիդացման ռեակցիաները տեղի են ունենում մարմնի բջիջների մեծ մասի միտոքոնդրիայում (բացառությամբ նյարդային բջիջների): Օքսիդացման համար օգտագործվում են ճարպաթթուներ, որոնք արյունից մտնում են ցիտոզոլ կամ առաջանում են իրենց իսկ ներբջջային TAG-ների լիպոլիզի ժամանակ։ Պալմիթաթթվի օքսիդացման ընդհանուր հավասարումը հետևյալն է.

Պալմիտոիլ-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Acetyl-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH

Ճարպաթթուների օքսիդացման փուլերը

Ճարպաթթուների ակտիվացման ռեակցիա.

1. Մինչև միտոքոնդրիալ մատրիցը ներթափանցելը և օքսիդանալը, ճարպաթթուն պետք է ակտիվացվի ցիտոզոլում: Դա կատարվում է դրան կոֆերմենտ A-ի ավելացմամբ՝ ացիլ-S-CoA ձևավորելու միջոցով: Acyl-S-CoA-ն բարձր էներգիայի միացություն է: Ռեակցիայի անշրջելիությունը ձեռք է բերվում դիֆոսֆատի հիդրոլիզով ֆոսֆորաթթվի երկու մոլեկուլների մեջ։

Կարնիտինից կախված ճարպաթթուների տեղափոխումը միտոքոնդրիա:

2. Acyl-S-CoA-ն ի վիճակի չէ անցնել միտոքոնդրիալ թաղանթով, ուստի կա այն փոխադրելու միջոց՝ վիտամինանման կարնիտին նյութի հետ միասին։ Միտոքոնդրիաների արտաքին թաղանթը պարունակում է կարնիտին ացիլտրանսֆերազ I ֆերմենտը:

Կարնիտինը սինթեզվում է լյարդում և երիկամներում, այնուհետև տեղափոխվում այլ օրգաններ։ Նախածննդյան շրջանում և կյանքի առաջին տարիներին կարնիտինի նշանակությունը չափազանց մեծ է օրգանիզմի համար։ Երեխայի մարմնի և, մասնավորապես, ուղեղի նյարդային համակարգի էներգիայի մատակարարումն իրականացվում է երկու զուգահեռ գործընթացների միջոցով՝ ճարպաթթուների կարնիտինից կախված օքսիդացում և գլյուկոզայի աերոբ օքսիդացում: Կարնիտինն անհրաժեշտ է ուղեղի և ողնուղեղի աճի, շարժման և մկանների փոխազդեցության համար պատասխանատու նյարդային համակարգի բոլոր մասերի փոխազդեցության համար։ Կան ուսումնասիրություններ, որոնք կապում են ուղեղային կաթվածը և «օրորոցում մահ» երևույթը կարնիտինի անբավարարության հետ:

3. Կարնիտինի հետ կապվելուց հետո ճարպաթթուն տեղափոխվում է թաղանթով տրանսլոկազի միջոցով: Այստեղ, մեմբրանի ներքին կողմում, carnitine acyltransferase II ֆերմենտը կրկին ձևավորում է ացիլ-S-CoA, որը մտնում է β-օքսիդացման ուղի:

Ճարպաթթուների β-օքսիդացման ռեակցիաների հաջորդականությունը.

4. Բա-օքսիդացման պրոցեսն ինքնին բաղկացած է 4 ռեակցիաներից, որոնք կրկնվում են ցիկլային եղանակով։ Նրանք հաջորդաբար ենթարկվում են օքսիդացման (ացիլ-SCoA դեհիդրոգենազ), հիդրացման (ենոյլ-SCoA հիդրատազ) և կրկին օքսիդացման 3-րդ ածխածնի ատոմի (հիդրօքսիացիլ-SCoA դեհիդրոգենազ): Վերջին՝ տրանսֆերազային ռեակցիայի ժամանակ ացետիլ-SCoA-ն անջատվում է ճարպաթթվից։ HS-CoA-ն ավելացվում է մնացած (կրճատված երկու ածխածնի) ճարպաթթվին, և այն վերադառնում է առաջին ռեակցիային: Սա կրկնվում է այնքան ժամանակ, մինչև վերջին ցիկլը արտադրի երկու ացետիլ-SCoA:

β-օքսիդացման էներգետիկ հաշվեկշռի հաշվարկ

Ճարպաթթուների β-օքսիդացման ժամանակ առաջացած ATP-ի քանակը հաշվարկելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել.

• ձևավորված ացետիլ-SCoA-ի քանակը որոշվում է ճարպաթթուում ածխածնի ատոմների թվի սովորական բաժանմամբ 2-ով.
• β-օքսիդացման ցիկլերի քանակը. β-օքսիդացման ցիկլերի թիվը հեշտ է որոշել՝ հիմնվելով ճարպաթթվի՝ որպես երկու ածխածնային միավորների շղթայի գաղափարի վրա: Միավորների միջև ընդմիջումների քանակը համապատասխանում է β-օքսիդացման ցիկլերի քանակին: Նույն արժեքը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով (n/2 −1) բանաձևը, որտեղ n-ը թթուում ածխածնի ատոմների թիվն է.
• կրկնակի կապերի քանակը ճարպաթթվի մեջ. Առաջին β-օքսիդացման ռեակցիայում առաջանում է կրկնակի կապ FAD-ի մասնակցությամբ։ Եթե ​​ճարպաթթվի մեջ արդեն առկա է կրկնակի կապ, ապա այս ռեակցիայի կարիքը չկա, և FADH 2-ը չի ձևավորվում: Չձևավորված FADN 2-ի թիվը համապատասխանում է կրկնակի կապերի թվին: Ցիկլի մնացած ռեակցիաները ընթանում են առանց փոփոխությունների.
• ակտիվացման վրա ծախսվող ATP էներգիայի քանակը (միշտ համապատասխանում է երկու բարձր էներգիայի կապերին):

Օրինակ. Պալմիթաթթվի օքսիդացում

• Քանի որ կան 16 ածխածնի ատոմներ, β-օքսիդացումն առաջացնում է ացետիլ-SCoA 8 մոլեկուլ: Վերջինս մտնում է TCA ցիկլ, երբ օքսիդացվում է ցիկլի մեկ հերթափոխում, ձևավորվում է 3 մոլեկուլ NADH, 1 մոլեկուլ FADH 2 և 1 մոլեկուլ GTP, որը համարժեք է 12 մոլեկուլ ATP-ի (տես նաև Ստանալու մեթոդները); էներգիան բջիջում): Այսպիսով, ացետիլ-S-CoA-ի 8 մոլեկուլները կապահովեն ATP-ի 8 × 12 = 96 մոլեկուլների ձևավորում:
• palmitic թթվի համար β-օքսիդացման ցիկլերի թիվը 7 է: Յուրաքանչյուր ցիկլում ձևավորվում է 1 մոլեկուլ FADH 2 և 1 մոլեկուլ NADH: Մտնելով շնչառական շղթա՝ նրանք ընդհանուր առմամբ «տալիս են» 5 ATP մոլեկուլ։ Այսպիսով, 7 ցիկլերում ձևավորվում է 7 × 5 = 35 ATP մոլեկուլ:
• Պալմիթաթթվի մեջ կրկնակի կապեր չկան։
• Ճարպաթթուն ակտիվացնելու համար օգտագործվում է ATP-ի 1 մոլեկուլ, որը, սակայն, հիդրոլիզվում է մինչև AMP, այսինքն՝ ծախսվում է 2 բարձր էներգիայի կապ կամ երկու ATP։

Այսպիսով, ամփոփելով՝ ստանում ենք 96 + 35-2 = 129 ATP մոլեկուլներ առաջանում են պալմիթաթթվի օքսիդացման ժամանակ։

2.1. Բջիջներում ճարպաթթուների օքսիդացում

Ավելի բարձր ճարպաթթուները բջիջներում կարող են օքսիդացվել երեք եղանակով.

ա) ա-օքսիդացումով,

բ) բ-օքսիդացման միջոցով,

գ) w-օքսիդացումով.

Բարձրագույն ճարպաթթուների a- և w-օքսիդացման գործընթացները տեղի են ունենում բջջային միկրոսոմներում մոնօքսիգենազային ֆերմենտների մասնակցությամբ և հիմնականում պլաստիկ ֆունկցիա են կատարում. առաջանում են բջիջների համար անհրաժեշտ ատոմներ: Այսպիսով, ա-օքսիդացման ժամանակ ճարպաթթուն կարող է կրճատվել մեկ ածխածնի ատոմով, այդպիսով վերածվելով «C» ատոմների կենտ թվով թթվի՝ համաձայն տրված սխեմայի.

2.1.1. b- Բարձրագույն ճարպաթթուների օքսիդացում Բարձրագույն ճարպաթթուների օքսիդացման հիմնական մեթոդը, համենայն դեպս, բջջում օքսիդացված այս դասի միացությունների ընդհանուր քանակի հետ կապված, բ-օքսիդացման գործընթացն է, որը հայտնաբերել է Նուպը դեռևս 1904 թվականին: Այս գործընթացը կարող է սահմանվել որպես բարձրագույն ճարպաթթուների փուլային օքսիդատիվ քայքայման գործընթաց, որի ընթացքում տեղի է ունենում երկու ածխածնային բեկորների հաջորդական տարանջատում ացետիլ-CoA-ի տեսքով ակտիվացված բարձր ճարպաթթուների մոլեկուլի կարբոքսիլային խմբից: .

Բջիջ մտնող ավելի բարձր ճարպաթթուները ակտիվանում են և վերածվում ացիլ-CoA-ի (R-CO-SKoA), իսկ ճարպաթթուների ակտիվացումը տեղի է ունենում ցիտոզոլում։ Ճարպաթթուների b-օքսիդացման գործընթացը տեղի է ունենում միտոքոնդրիալ մատրիցով: Միևնույն ժամանակ, միտոքոնդրիումների ներքին թաղանթն անթափանց է ացիլ-CoA-ի համար, ինչը հարց է բարձրացնում ացիլային մնացորդների ցիտոզոլից դեպի միտոքոնդրիալ մատրիցա տեղափոխելու մեխանիզմի մասին։

Ակիլային մնացորդները տեղափոխվում են ներքին միտոքոնդրիալ մեմբրանի միջոցով՝ օգտագործելով հատուկ կրիչ, որը կարնիտինն է (CN):

Ցիտոզոլում արտաքին acylCoA:carnitine acyltransferase ֆերմենտի օգնությամբ (E1 ստորև ներկայացված գծապատկերում) ավելի բարձր ճարպաթթուների մնացորդը փոխադրվում է կոենզիմ A-ից կարնիտին՝ ձևավորելու ացիլկարնիտին.

Ակիլկարնիտինինը, հատուկ կարնիտին-ացիլկարնիտին-տրանսլոկազային համակարգի մասնակցությամբ, թաղանթով անցնում է միտոքոնդրիոն և մատրիցում ներքին ացիլ-CoA ֆերմենտի՝ ​​կարնիտին ացիլտրանսֆերազ (E2) օգնությամբ, ացիլային մնացորդը տեղափոխվում է կարնիտինից մինչև ներմիտոքոնդրիալ կոֆերմենտ Ա. Արդյունքում, միտոքոնդրիալ մատրիցայի ճարպաթթուում հայտնվում է ակտիվացված մնացորդ՝ ացիլ-CoA-ի տեսքով; արձակված կարնիտինը, օգտագործելով նույն տրանսլոկազը, միտոքոնդրիալ թաղանթով անցնում է ցիտոզոլ, որտեղ այն կարող է ներառվել նոր տրանսպորտային ցիկլում: Կարնիտին ացիլկարնիտինի տրանսլոկազը, որը ներկառուցված է միտոքոնդրիումների ներքին թաղանթում, փոխանցում է ացիլկարնիտինի մոլեկուլը միտոքոնդրիոն՝ միտոքոնդրիոնից հեռացված կարնիտինի մոլեկուլի դիմաց։

Միտոքոնդրիալ մատրիցում ակտիվացված ճարպաթթուն ենթարկվում է փուլային ցիկլային օքսիդացման հետևյալ սխեմայի համաձայն.

B-օքսիդացման մեկ ցիկլի արդյունքում ճարպաթթվի ռադիկալը կրճատվում է ածխածնի 2 ատոմով, իսկ ճեղքված բեկորն ազատվում է որպես ացետիլ-CoA։ Ամփոփ ցիկլի հավասարում.

b-օքսիդացման մեկ ցիկլի ընթացքում, օրինակ, ստեարոյլ-CoA-ի պալմիտոիլ-CoA-ի փոխակերպման ժամանակ ացետիլ-CoA-ի ձևավորմամբ, ազատվում է 91 կկալ/մոլ ազատ էներգիա, սակայն այդ էներգիայի հիմնական մասը կուտակվում է ձևով. էներգիայի կրճատված կոֆերմենտներից, և էներգիայի կորուստը ջերմության տեսքով կազմում է ընդամենը մոտ 8 կկալ/մոլ:

Ստացված ացետիլ-CoA-ն կարող է մտնել Կրեբսի ցիկլ, որտեղ այն կօքսիդացվի մինչև վերջնական արտադրանք, կամ այն ​​կարող է օգտագործվել բջիջների այլ կարիքների համար, օրինակ՝ խոլեստերինի սինթեզի համար: Acyl-CoA-ն, որը կրճատվել է ածխածնի 2 ատոմով, մտնում է նոր b-օքսիդացման ցիկլ: Օքսիդացման մի քանի հաջորդական ցիկլերի արդյունքում ակտիվացված ճարպաթթվի ամբողջ ածխածնային շղթան տրոհվում է «n» ացետիլ-CoA մոլեկուլների, իսկ «n»-ի արժեքը որոշվում է սկզբնական ճարպաթթվի ածխածնի ատոմների քանակով։

Մեկ b-օքսիդացման ցիկլի էներգետիկ ազդեցությունը կարելի է գնահատել այն փաստի հիման վրա, որ ցիկլի ընթացքում ձևավորվում են FADH2-ի 1 մոլեկուլ և NADH + H-ի 1 մոլեկուլ: Երբ նրանք մտնում են շնչառական ֆերմենտների շղթա, կսինթեզվի 5 ATP մոլեկուլ (2 + 3): Եթե ​​ստացված ացետիլ-CoA-ն օքսիդանա Կրեբսի ցիկլում, բջիջը կստանա ևս 12 ATP մոլեկուլ։

Ստեարաթթվի համար նրա b-օքսիդացման ընդհանուր հավասարումն ունի հետևյալ ձևը.

Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ բջջում ստեարաթթվի օքսիդացման ժամանակ կսինթեզվի 148 ATP մոլեկուլ։ Օքսիդացման էներգետիկ հաշվեկշիռը հաշվարկելիս անհրաժեշտ է այդ քանակից բացառել ճարպաթթվի ակտիվացման ժամանակ ծախսված 2 մակրոէերգիկ համարժեքը (ակտիվացման ժամանակ ATP-ն տրոհվում է AMP-ի և 2 H3PO4-ի): Այսպիսով, երբ ստեարաթթուն օքսիդացվում է, բջիջը կստանա 146 ATP մոլեկուլ:

Համեմատության համար՝ գլյուկոզայի 3 մոլեկուլների օքսիդացման ժամանակ, որոնք նույնպես պարունակում են 18 ածխածնի ատոմ, բջիջը ստանում է ընդամենը 114 ATP մոլեկուլ, այսինքն. Ավելի բարձր ճարպաթթուներն ավելի օգտակար էներգիայի վառելիք են բջիջների համար՝ համեմատած մոնոսաքարիդների հետ: Ըստ երևույթին, այս հանգամանքը հիմնական պատճառներից մեկն է, որ մարմնի էներգիայի պաշարները ներկայացված են հիմնականում ոչ թե գլիկոգենի, այլ տրիացիլգլիցերինների տեսքով:

1 մոլ ստեարաթթվի օքսիդացման ժամանակ ազատված ազատ էներգիայի ընդհանուր քանակը կազմում է մոտ 2632 կկալ, որից մոտ 1100 կկալը կուտակվում է սինթեզված ATP մոլեկուլների բարձր էներգիայի կապերի էներգիայի տեսքով, Այսպիսով, մոտավորապես 40% -ը ազատված ընդհանուր ազատ էներգիան կուտակվում է:

Բարձրագույն ճարպաթթուների b-օքսիդացման արագությունը որոշվում է, առաջին հերթին, բջջում ճարպաթթուների կոնցենտրացիայից և, երկրորդ, արտաքին ացիլ-CoA-ի ակտիվությամբ՝ կարնիտին ացիլտրանսֆերազով: Ֆերմենտի ակտիվությունը արգելակվում է մալոնիլ-CoA-ով: Վերջին կարգավորիչ մեխանիզմի իմաստին կանդրադառնանք մի փոքր ավելի ուշ, երբ կքննարկենք բջջում ճարպաթթուների օքսիդացման և սինթեզի գործընթացների համակարգումը։

Նարնջագույն նշագեղձեր և խոլեստերինի եթերների կուտակում այլ ռետիկուլոէնդոթելիային հյուսվածքներում: Պաթոլոգիան կապված է apo A-I-ի արագացված կատաբոլիզմի հետ։ Լիպիդների մարսողություն և կլանում: Մաղձ. Իմաստը. Լյարդի էկզոկրին ֆունկցիայի ժամանակակից ուսմունքի ձևավորման արշալույսին, երբ բնագետներն ունեին միայն առաջին...

Բջիջներում տեղի ունեցող քիմիական փոխակերպումների դինամիկան ուսումնասիրվում է կենսաբանական քիմիայի միջոցով: Ֆիզիոլոգիայի խնդիրն է որոշել օրգանիզմի կողմից նյութերի և էներգիայի ընդհանուր ծախսերը և ինչպես դրանք պետք է համալրվեն համապատասխան սնուցման միջոցով: Էներգետիկ նյութափոխանակությունը ծառայում է որպես մարմնի ընդհանուր վիճակի և ֆիզիոլոգիական ակտիվության ցուցանիշ: Էներգիայի չափման միավոր, որը սովորաբար օգտագործվում է կենսաբանության և...

Թթուներ, որոնք դասակարգվում են որպես էական ճարպաթթուներ (լինոլիկ, լինոլենիկ, արախիդոնիկ), որոնք չեն սինթեզվում մարդկանց և կենդանիների մեջ։ Ճարպերի հետ օրգանիզմ է մտնում կենսաբանական ակտիվ նյութերի մի համալիր՝ ֆոսֆոլիպիդներ, ստերոլներ։ Տրիացիլգլիցերիններ - նրանց հիմնական գործառույթը լիպիդների պահպանումն է: Դրանք ցիտոզոլում հայտնաբերված են նուրբ ցրված էմուլսացված յուղային կաթիլների տեսքով։ Բարդ ճարպեր՝...

... α,d – գլյուկոզա գլյուկոզա – 6 – ֆոսֆատ Գլյուկոզա – 6 – ֆոսֆատի առաջացման հետ գլիկոլիզի և գլիկոգենոլիզի ուղիները համընկնում են։ Գլյուկոզա-6-ֆոսֆատը առանցքային տեղ է զբաղեցնում ածխաջրերի նյութափոխանակության մեջ։ Այն մտնում է նյութափոխանակության հետևյալ ուղիները.