Triacylglyceroler nedbrydes gradvist af vævslipaser.

Nøglenzymet for lipolyse er den hormonafhængige TAG-lipase. Glycerol og fedtsyrer dannet på dette stadium af fedtnedbrydning oxideres i væv for at producere energi.

Der er flere muligheder for oxidation af fedtsyrer: α - oxidation, β - oxidation, ω - oxidation. Hovedmetoden for fedtsyreoxidation er β-oxidation. Det forekommer mest aktivt i fedtvæv, lever, nyrer og hjertemuskler.

Β - oxidation består i den gradvise spaltning af to kulstofatomer fra en fedtsyre i form af acetyl-CoA, der frigiver energi. Tilførslen af ​​fedtsyrer er koncentreret i cytosolen, hvor aktivering af fedtsyrer sker med dannelse af acyl-CoA

Energieffektiviteten ved beta-oxidation af fedtsyrer består af energien fra acetyl-CoA-oxidation i Krebs-cyklussen og den energi, der frigives i selve beta-cyklussen. Jo længere kulstofkæden er, jo højere er oxidationsenergien for en fedtsyre. Antallet af acetyl-CoA-molekyler fra en given fedtsyre og antallet af ATP-molekyler dannet af dem bestemmes af formlerne:

n=N/2, hvor n er antallet af acetyl-CoA-molekyler, N er antallet af kulstofatomer i fedtsyren.

Antal ATP-molekyler på grund af oxidation af acetyl-CoA-molekyler = (N/2)*12

Antallet af β - oxidationscyklusser er én mindre end antallet af dannede acetyl-CoA-molekyler, da smørsyre i den sidste cyklus omdannes til to acetyl-CoA-molekyler i én cyklus og beregnes ved formlen

Antal β - cyklusser = (N/2)-1

Antallet af ATP-molekyler i β-cyklussen beregnes ud fra den efterfølgende oxidation af NADH 2 (3 ATP) og FADH 2 (2 ATP) dannet i den ifølge formlen

Antal ATP-molekyler dannet i beta-cyklusser = ((N/2)-1)*5

2 makroerge bindinger af ATP bruges på fedtsyreaktivering

Opsummeringsformlen til beregning af ATP-udbyttet under oxidationen af ​​en mættet fedtsyre er: 17(N/2)-7.

Når fedtsyrer med et ulige antal kulstofatomer oxideres, dannes succinyl-CoA, som kommer ind i Krebs-kredsløbet.

Oxidation af umættede fedtsyrer i de indledende stadier repræsenterer det almindelig beta-oxidation til stedet for dobbeltbindingen. Hvis denne dobbeltbinding er i beta-positionen, så fortsætter oxidationen af ​​fedtsyren fra andet trin (omgå fasen med FAD→FADN 2-reduktion). Hvis dobbeltbindingen ikke er i beta-positionen, flyttes bindingen til beta-positionen af ​​enoyltransferase-enzymer. Under oxidationen af ​​umættede fedtsyrer dannes der således mindre energi ifølge formlen (dannelsen af ​​FADH2 går tabt):

7(N/2)-7-2m, hvor m er antallet af dobbeltbindinger.

Som allerede angivet henter dyrekroppen en betydelig del af den energi, der udvindes under oxidationsprocessen, fra fedtsyrer, som nedbrydes ved oxidation ved β-carbonatomet.

β-Oxidation af fedtsyrer blev første gang undersøgt i 19004 af F. Knoop. Det blev senere fundet, at β-oxidation kun forekommer i mitokondrier. Takket være arbejdet fra F. Linen og hans kolleger (1954-1958) blev de vigtigste enzymatiske processer af fedtsyreoxidation klarlagt. Til ære for de videnskabsmænd, der opdagede denne vej til fedtsyreoxidation, kaldes β-oxidationsprocessen Knoop-Linen cyklus.

β-oxidation- en specifik vej for fedtsyrekatabolisme, hvor 2 carbonatomer sekventielt adskilles fra carboxylenden af ​​fedtsyren i form af acetyl-CoA. Den metaboliske vej - β-oxidation - hedder sådan, fordi fedtsyreoxidationsreaktioner forekommer ved β-carbonatomet. Reaktionerne af β-oxidation og efterfølgende oxidation af acetyl-CoA i TCA-cyklussen (tricarboxylsyrecyklus) tjener som en af ​​hovedkilderne til energi til ATP-syntese gennem mekanismen for oxidativ phosphorylering. β-Oxidation af fedtsyrer sker kun under aerobe forhold.

Alle flertrins oxidationsreaktioner accelereres af specifikke enzymer. β-oxidation af højere fedtsyrer er en universel biokemisk proces, der forekommer i alle levende organismer. Hos pattedyr forekommer denne proces i mange væv, især leveren, nyrerne og hjertet. Fedtsyreoxidation sker i mitokondrier. Umættede højere fedtsyrer (oliesyre, linolsyre, linolensyre osv.) reduceres foreløbigt til mættede syrer.

Indtrængen af ​​fedtsyrer i mitokondriematrixen er forudgået af deres aktivering ved at danne forbindelse med coenzym A(HS~CoA), indeholdende en højenergibinding. Sidstnævnte bidrager tilsyneladende til et jævnere forløb af oxidationsreaktioner af den resulterende forbindelse, som kaldes acyl coenzym A(acyl-CoA).

Interaktionen mellem højere fedtsyrer og CoA accelereres af specifikke ligaser - acyl-CoA-syntetaser tre typer, specifikke for henholdsvis syrer med korte, mellemlange og lange kulbrinteradikaler. De er lokaliseret i membranerne i det endoplasmatiske reticulum og i den ydre membran af mitokondrier. Alle acyl-CoA-syntetaser ser ud til at være multimerer; Enzymet fra levermikrosomer har således en molekylvægt på 168 kDa og består af 6 identiske underenheder. Aktiveringsreaktionen af ​​fedtsyrer sker i 2 trin:

a) for det første reagerer fedtsyren med ATP for at danne acyladenylat:

RCOOH + ATP → RCO~AMP + FF

b) så sker dannelsen af ​​den aktiverede form af acyl-CoA:

RCO~AMФ + NS~KoA → RCO~SKoA + AMF

Pyrophosphat (PP) hydrolyseres hurtigt af pyrophosphatase, hvilket resulterer i, at hele reaktionen er irreversibel: PP + H 2 O → 2P

Sammenfattende ligning:

RCOOH + ATP+ HS~CoA→ RCO~SKoA + AMF + 2P

Fedtsyrer med kort og mellemlang kædelængde (fra 4 til 12 kulstofatomer) kan trænge ind i mitokondriematrixen ved diffusion, hvor deres aktivering sker. Langkædede fedtsyrer, som dominerer i den menneskelige krop (12 til 20 kulstofatomer), aktiveres af acyl-CoA-syntetaser placeret på den ydre membran af mitokondrier.

Den indre mitokondriemembran er uigennemtrængelig for langkædede acyl-CoA'er dannet i cytoplasmaet. Fungerer som en bærer af aktiverede fedtsyrer carnitin (vitamin B t), som kommer fra mad eller er syntetiseret fra de essentielle aminosyrer lysin og methionin.

Den ydre membran af mitokondrier indeholder enzym carnitin acyltransferase I(carnitin palmitoyltransferase I), som katalyserer reaktionen med dannelsen af ​​acylcarnitin:

RCO~SKoA + H 3 C- N + -CH 2 -CH-CH 2 -COOH ↔ H 3 C- N + -CH 2 -CH-CH 2 -COOH + HS~KoA

Acyl-CoA Carnitin (B t) Acylcarnitin Coenzym A

Dette enzym er regulerende; det regulerer hastigheden af ​​acylgruppers indtræden i mitokondrier og følgelig hastigheden af ​​fedtsyreoxidation.

Det resulterende acylcarnitin passerer gennem intermembranrummet til den ydre side af den indre membran og transporteres af carnitin acylcarnitin translokase til den indre overflade af den indre mitokondriemembran, hvor enzymet carnitin acyltransferase II katalyserer overførslen af ​​acyl til intramitochondrial CoA, det vil sige den omvendte reaktion (fig. 9).

Fig.9. Overførsel af fedtsyrer med lange kulbrinteradikaler over mitokondriemembraner

Således bliver acyl-CoA tilgængelig for β-oxidationsenzymer. Frit carnitin returneres til den cytosoliske side af den indre mitokondriemembran af den samme translokase. Herefter indgår acyl-CoA i β-oxidationsreaktioner.

I mitokondriematrixen sker katabolisme (nedbrydning) af acyl-CoA som et resultat af en gentagen sekvens af fire reaktioner.

1) Den første reaktion i hver cyklus er dens oxidation af enzymet acyl-CoA dehydrogenase, hvis coenzym er FAD. Dehydrogenering sker mellem β- og α-carbonatomerne, hvilket resulterer i dannelsen af ​​en dobbeltbinding i carbonkæden, og produktet af denne reaktion er enoyl-CoA:

R-CH2-CH2CO~SKoA + FAD → R-CH=CHCO~SKoA + FADN 2

Acyl-CoA Enoil-CoA

2) I det andet trin af fedtsyreoxidationscyklussen hydreres enoyl-CoA-dobbeltbindingen, hvilket resulterer i dannelsen af ​​β-hydroxyacyl-CoA. Reaktionen katalyseres af et enzym enoyl-CoA hydratase:

R-CH=CHCO~SKoA +H2O → R-CH-CH2CO~SKoA

Enoyl-CoA β-hydroxyacyl-CoA

3) På tredje fase af cyklussen gennemgår β-hydroxyacyl-CoA dehydrogenering (anden oxidation) med deltagelse af enzymet β-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase, hvis coenzym er NAD+. Produktet af denne reaktion er β-ketoacyl-CoA:

R-CH-CH2CO~SKoA + NAD + → R-CОCH2CO~SKoA + NADH + H +

β-hydroxyacyl-CoA β-ketoacyl-CoA

4) Den endelige reaktion af fedtsyreoxidationscyklussen katalyseres af acetyl-CoA acyltransferase (thiolase). På dette trin reagerer β-ketoacyl-CoA med frit CoA og spaltes for at danne for det første et fragment med to carbonatomer indeholdende de to terminale carbonatomer i moderfedtsyren i form af acetyl-CoA, og for det andet et CoA fedtsyreester, nu forkortet med to kulstofatomer. I analogi med hydrolyse kaldes denne reaktion thiolyse:

R-COCH 2 CO~SKoA + HS~KoA → CH 3 CO~SKoA + R 1 CO~SKoA

β-ketoacyl-CoA Acetyl-CoA Acyl-CoA,

forkortet med

2 kulstofatomer

Det forkortede acyl-CoA gennemgår derefter den næste oxidationscyklus, startende med en reaktion katalyseret af acyl-CoA-dehydrogenase (oxidation), efterfulgt af en hydratiseringsreaktion, en anden oxidationsreaktion, en thiolasereaktion, det vil sige, denne proces gentages mange gange (Fig. 10).

β- Oxidation af højere fedtsyrer sker i mitokondrier. Enzymer i åndedrætscyklussen er også lokaliseret i dem, hvilket fører til overførsel af hydrogenatomer og elektroner til oxygen under forhold med oxidativ fosforylering af ADP, derfor er β-oxidation af højere fedtsyrer en energikilde til syntese af ATP.

Fig. 10. Fedtsyreoxidation

Slutproduktet af β-oxidation af højere fedtsyrer med lige antal kulstofatomer er acetyl-CoA, A med ulige- propionyl-CoA.

Hvis acetyl-CoA akkumuleret i kroppen, så ville reserverne af HS~KoA snart være opbrugt, og oxidationen af ​​højere fedtsyrer ville stoppe. Men det sker ikke, da CoA hurtigt frigives fra acetyl-CoA. En række processer fører til dette: acetyl-CoA indgår i cyklussen af ​​tricarboxylsyre og dicarboxylsyre eller glyoxylcyklus, som er meget tæt på den, eller acetyl-CoA bruges til syntese af steroler og forbindelser indeholdende isoprenoidgrupper, etc.

Propionyl-CoA, som er slutproduktet af β-oxidation af højere fedtsyrer med et ulige antal kulstofatomer, omdannes til succinyl-CoA, som udnyttes gennem tricarboxyl- og dicarboxylsyrekredsløbet.

Omkring halvdelen af ​​fedtsyrerne i menneskekroppen umættet .

β-Oxidation af disse syrer forløber på sædvanlig måde, indtil dobbeltbindingen er mellem det tredje og fjerde carbonatom. Derefter enzymet enoyl-CoA-isomerase flytter dobbeltbindingen fra position 3-4 til position 2-3 og ændrer dobbeltbindingens cis til trans konformation, som er nødvendig for β-oxidation. I denne β-oxidationscyklus forekommer den første dehydrogeneringsreaktion ikke, da dobbeltbindingen i fedtsyreradikalet allerede er til stede. Yderligere fortsætter β-oxidationscyklusser, ikke anderledes end den sædvanlige vej. De vigtigste veje for fedtsyremetabolisme er vist i figur 11.

Fig. 11. Hovedveje for fedtsyremetabolisme

Det blev for nylig opdaget, at ud over β-oxidation er hovedvejen for fedtsyrekatabolisme, hjernevæv α-oxidation af fedtsyrer med antallet af carbonatomer (C13-C18), det vil sige den sekventielle eliminering af et-carbon-fragmenter fra carboxylenden af ​​molekylet.

Denne type oxidation er mest almindelig i plantevæv, men kan også forekomme i nogle animalske væv. α-Oxidation er cyklisk af natur, og kredsløbet består af to reaktioner.

Den første reaktion består af oxidation af en fedtsyre med hydrogenperoxid til det tilsvarende aldehyd og CO 2 med deltagelse af en specifik peroxidaser:

Som et resultat af denne reaktion forkortes carbonhydridkæden med et carbonatom.

Essensen af ​​den anden reaktion er hydreringen og oxidationen af ​​det resulterende aldehyd til den tilsvarende carboxylsyre under påvirkning af aldehyddehydrogenase indeholdende den oxiderede form af coenzymet NAD:

α-oxidationscyklussen gentages derefter igen. Sammenlignet med β-oxidation er denne type oxidation energimæssigt mindre gunstig.

ω-Oxidation af fedtsyrer. I leveren hos dyr og nogle mikroorganismer er der et enzymsystem, der giver ω-oxidation af fedtsyrer, det vil sige oxidation ved den terminale CH 3-gruppe, betegnet med bogstavet ω. Først under indflydelse monooxygenaser hydroxylering sker for at danne ω-hydroxysyre:

ω-hydroxysyren oxideres derefter til ω-dicarboxylsyre ved påvirkning af den tilsvarende dehydrogenaser:

Den således opnåede ω-dicarboxylsyre forkortes i hver ende af β-oxidationsreaktioner.

forekommer i lever, nyrer, skelet- og hjertemuskler og fedtvæv. I hjernevæv er hastigheden af ​​fedtsyreoxidation meget lav; Den vigtigste energikilde i hjernevæv er glukose.

oxidation af fedtsyremolekylet i kropsvæv sker i β-position. Som et resultat spaltes to-carbon-fragmenter sekventielt fra fedtsyremolekylet på siden af ​​carboxylgruppen.

Fedtsyrer, som er en del af de naturlige fedtstoffer hos dyr og planter, har et lige antal kulstofatomer. Enhver sådan syre, hvorfra et par carbonatomer er elimineret, passerer til sidst gennem smørsyrestadiet. Efter endnu en β-oxidation bliver smørsyre til acetoeddikesyre. Sidstnævnte hydrolyseres derefter til to molekyler eddikesyre.

Leveringen af ​​fedtsyrer til stedet for deres oxidation - til mitokondrierne - sker på en kompleks måde: med deltagelse af albumin transporteres fedtsyren ind i cellen; med deltagelse af specielle proteiner (fedtsyrebindende proteiner, FABP) - transport i cytosolen; med deltagelse af carnitin - transport af fedtsyrer fra cytosolen til mitokondrierne.

Processen med fedtsyreoxidation består af følgende hovedfaser.

Aktiveringfedtsyrer. Fri fedtsyre, uanset længden af ​​kulbrintekæden, er metabolisk inert og kan ikke undergå nogen biokemiske transformationer, herunder oxidation, før den er aktiveret. Aktivering af fedtsyren sker på den ydre overflade af mitokondriemembranen med deltagelse af ATP, coenzym A (HS-KoA) og Mg 2+ ioner. Reaktionen katalyseres af enzymet acyl-CoA-syntetase:

Som et resultat af reaktionen dannes acyl-CoA, som er den aktive form af fedtsyren.

Det menes, at aktiveringen af ​​fedtsyre sker i 2 trin. For det første reagerer fedtsyren med ATP og danner acyladenylat, som er en ester af fedtsyren og AMP. Dernæst virker sulfhydrylgruppen i CoA på acyladenylatet, der er tæt bundet til enzymet, for at danne acyl-CoA og AMP.

Transporterefedtsyrerinde mitokondrier. Fedtsyrens coenzymform har ligesom frie fedtsyrer ikke evnen til at trænge ind i mitokondrierne, hvor deres oxidation faktisk sker. Carnitin fungerer som en bærer af aktiverede langkædede fedtsyrer på tværs af den indre mitokondriemembran. Acylgruppen overføres fra svovlatomet i CoA til hydroxylgruppen af ​​carnitin for at danne acylcarnitin, som diffunderer over den indre mitokondriemembran:

Reaktionen sker med deltagelse af et specifikt cytoplasmatisk enzym, carnitin acyltransferase. Allerede på den side af membranen, der vender mod matrixen, overføres acylgruppen tilbage til CoA, hvilket er termodynamisk gunstigt, da O-acylbindingen i carnitin har et højt gruppeoverførselspotentiale. Med andre ord, efter at acylcarnitin passerer gennem mitokondriemembranen, sker der en omvendt reaktion - spaltningen af ​​acylcarnitin med deltagelse af HS-CoA og mitokondriel carnitin acyltransferase:

Intramitochondrialfedtsyreoxidation. Processen med fedtsyreoxidation i cellemitokondrier omfatter flere sekventielle enzymatiske reaktioner.

Første fase af dehydrogenering. Acyl-CoA i mitokondrier gennemgår først enzymatisk dehydrogenering, og acyl-CoA mister 2 hydrogenatomer i α- og β-positionerne, og bliver til CoA-esteren af ​​en umættet syre. Således er den første reaktion i hver cyklus af acyl-CoA-nedbrydning dens oxidation af acyl-CoA-dehydrogenase, hvilket fører til dannelsen af ​​enoyl-CoA med en dobbeltbinding mellem C-2 og C-3:

Der er flere FAD-holdige acyl-CoA-dehydrogenaser, som hver især har specificitet for acyl-CoA med en vis carbonkædelængde.

Scenehydrering. Umættet acyl-CoA (enoyl-CoA), med deltagelse af enzymet enoyl-CoA-hydratase, binder et vandmolekyle. Som et resultat dannes β-hydroxyacyl-CoA (eller 3-hydroxyacyl-CoA):

Bemærk, at hydreringen af ​​enoyl-CoA er stereospecifik, ligesom hydreringen af ​​fumarat og aconitat (se s. 348). Som et resultat af hydratisering af trans-A2-dobbeltbindingen dannes kun L-isomeren af ​​3-hydroxyacyl-CoA.

Anden fasedehydrogenering. Det resulterende β-hydroxyacyl-CoA (3-hydroxyacyl-CoA) dehydrogeneres derefter. Denne reaktion katalyseres af NAD+-afhængige dehydrogenaser:

Thiolasereaktion. Under de foregående reaktioner blev methylengruppen ved C-3 oxideret til en oxogruppe. Thiolasereaktionen er spaltningen af ​​3-oxoacyl-CoA under anvendelse af thiolgruppen i det andet CoA-molekyle. Som et resultat dannes et acyl-CoA forkortet med to carbonatomer og et to-carbon fragment i form af acetyl-CoA. Denne reaktion katalyseres af acetyl-CoA acyltransferase (β-ketothiolase):

Det resulterende acetyl-CoA undergår oxidation i tricarboxylsyrecyklussen, og acyl-CoA, forkortet med to carbonatomer, går igen gentagne gange gennem hele β-oxidationsvejen indtil dannelsen af ​​butyryl-CoA (4-carbonforbindelse), som i tur oxideres op til 2 acetyl-CoA-molekyler

Under en cyklus af β-oxidation dannes 1 molekyle acetyl-CoA, hvis oxidation i citratcyklussen sikrer syntesen 12 mol ATP. Derudover danner det 1 mol FADH 2 og 1 mol NADH+H, under hvis oxidation i respirationskæden det syntetiseres hhv 2 og 3 mol ATP (5 i alt).

Således under oxidationen af ​​f.eks. palmitinsyre (C16), 7 β-oxidationscyklusser, hvilket resulterer i dannelsen af ​​8 mol acetyl-CoA, 7 mol FADH 2 og 7 mol NADH+H. Derfor er ATP-output 35 molekyler som følge af β-oxidation og 96 ATP som følge af citratcyklussen, hvilket svarer til totalen 131 ATP molekyler.

Den biologiske oxidation af fedtsyrer kan sammenlignes med forbrænding af kulbrinter: i begge tilfælde observeres det højeste frie energiudbytte. Under den biologiske b-oxidation af kulbrintedelen af ​​fedtsyrer dannes to-carbon aktiverede komponenter, som oxideres yderligere i TCA-cyklussen, og et stort antal reducerende ækvivalenter, som fører til syntesen af ​​ATP i åndedrætskæden . De fleste aerobe celler er i stand til fuldstændig oxidation af fedtsyrer til kuldioxid og vand.

Kilden til fedtsyrer er eksogene eller endogene lipider. Sidstnævnte er oftest repræsenteret af triacylglycerider, som er deponeret i celler som en reservekilde til energi og kulstof. Derudover bruger celler også polære membranlipider, hvis metaboliske fornyelse sker konstant. Lipider nedbrydes af specifikke enzymer (lipaser) til glycerol og frie fedtsyrer.

b-oxidation af fedtsyrer. Denne grundlæggende proces af fedtsyreoxidation forekommer i eukaryoter i mitokondrier. Transporten af ​​fedtsyrer over mitokondriemembraner lettes ved carnitin(g-trimethylamino-b-hydroxybutyrat), som binder et fedtsyremolekyle på en særlig måde, hvorved de positive (på nitrogenatomet) og negative (på carboxylgruppens oxygenatom) ladninger bringes tættere på sammen og neutralisere hinanden.

Efter transport ind i mitokondriematrixen aktiveres fedtsyrer af CoA i en ATP-afhængig reaktion katalyseret af acetatthiokinase (fig. 9.1). Acyl-CoA-derivatet oxideres derefter under deltagelse af acyldehydrogenase. Der er flere forskellige acyl-dehydrogenaser i cellen, som er specifikke for CoA-derivater af fedtsyrer med forskellig kulbrintekædelængde. Alle disse enzymer bruger FAD som en protesegruppe. FADH 2 dannet i reaktionen som en del af acyldehydrogenase oxideres af et andet flavoprotein, som overfører elektroner til respirationskæden som en del af mitokondriemembranen.

Oxidationsproduktet, enoyl-CoA, hydreres af enoylhydratase til dannelse af b-hydroxyacyl-CoA (fig. 9.1). Der er enoyl-CoA-hydrataser, der er specifikke for cis- og trans-formerne af enoyl-CoA-derivater af fedtsyrer. I dette tilfælde hydreres trans-enoyl-CoA stereospecifikt til L-b-hydroxyacyl-CoA og cis-isomerer til D-stereoisomerer af -b-hydroxyacyl-CoA-estere.

Det sidste trin i reaktionerne af b-oxidation af fedtsyrer er dehydrogeneringen af ​​L-b-hydroxyacyl-CoA (fig. 9.1). Molekylets b-carbonatom gennemgår oxidation, hvorfor hele processen kaldes b-oxidation. Reaktionen katalyseres af b-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase, som kun er specifik for L-formerne af b-hydroxyacyl-CoA. Dette enzym bruger NAD som et coenzym. Dehydrogenering af D-isomerer af b-hydroxyacylCoA udføres efter et yderligere trin af isomerisering til L-b-hydroxyacyl-CoA (enzym b-hydroxyacyl-CoA-epimerase). Produktet af dette trin af reaktioner er b-ketoacyl-CoA, som let spaltes af thiolase til 2 derivater: acyl-CoA, som er kortere end det oprindelige aktiverede substrat med 2 carbonatomer, og en acetyl-CoA to-carbon komponent. , spaltet fra fedtsyrekæden (fig. 9.1). Acyl-CoA-derivatet gennemgår en yderligere cyklus af b-oxidationsreaktioner, og acetyl-CoA kan indgå i tricarboxylsyrecyklussen for yderligere oxidation.

Således er hver cyklus af b-oxidation af fedtsyrer ledsaget af løsrivelse fra substratet af et to-carbon fragment (acetyl-CoA) og to par hydrogenatomer, hvilket reducerer 1 molekyle NAD + og et molekyle FAD. Processen fortsætter, indtil fedtsyrekæden er helt nedbrudt. Hvis fedtsyren bestod af et ulige antal kulstofatomer, så ender b-oxidationen med dannelsen af ​​propionyl-CoA, som i løbet af flere reaktioner omdannes til succinyl-CoA og i denne form kan indgå i TCA-kredsløbet.

De fleste fedtsyrer, der udgør cellerne i dyr, planter og mikroorganismer, indeholder uforgrenede kulbrintekæder. Samtidig indeholder lipiderne i nogle mikroorganismer og plantevoks fedtsyrer, hvis kulbrinteradikaler har forgreningspunkter (normalt i form af methylgrupper). Hvis der er få forgreninger, og de alle forekommer i lige positioner (ved carbonatomer 2, 4 osv.), så sker b-oxidationsprocessen i henhold til det sædvanlige skema med dannelse af acetyl- og propionyl-CoA. Hvis methylgrupper er placeret ved ulige carbonatomer, blokeres b-oxidationsprocessen på hydratiseringsstadiet. Dette bør tages i betragtning ved fremstilling af syntetiske vaskemidler: For at sikre deres hurtige og fuldstændige biologiske nedbrydning i miljøet bør kun versioner med lige carbonhydridkæder tillades til masseforbrug.

Oxidation af umættede fedtsyrer. Denne proces udføres i overensstemmelse med alle lovene for b-oxidation. Imidlertid har de fleste naturligt forekommende umættede fedtsyrer dobbeltbindinger steder på carbonhydridkæden, således at successiv fjernelse af to-carbon-dele fra carboxylenden producerer et acyl-CoA-derivat, hvori dobbeltbindingen er i position 3-4. Derudover har dobbeltbindingerne af naturlige fedtsyrer en cis-konfiguration. For at dehydrogeneringstrinnet med deltagelse af b-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase, specifik for L-formerne af b-hydroxyacyl-CoA, kan gennemføres, kræves der et yderligere trin af enzymatisk isomerisering, hvor dobbeltbindingen i det CoA-afledte fedtsyremolekyle bevæger sig fra position 3-4 til position 2-3 og konfigurationen af ​​dobbeltbindingen ændres fra cis- til trans-. Denne metabolit tjener som et substrat for enoylhydratase, som omdanner trans-enoyl-CoA til L-b-hydroxyacyl-CoA.

I tilfælde, hvor overførsel og isomerisering af en dobbeltbinding er umulig, genoprettes en sådan binding med deltagelse af NADPH. Efterfølgende nedbrydning af fedtsyren sker gennem den sædvanlige mekanisme for b-oxidation.

Mindre veje til fedtsyreoxidation. b-oxidation er den vigtigste, men ikke den eneste, vej for fedtsyrekatabolisme. I planteceller blev processen med a-oxidation af fedtsyrer indeholdende 15-18 kulstofatomer opdaget. Denne vej involverer det indledende angreb af en fedtsyre af peroxidase i nærvær af hydrogenperoxid, hvilket resulterer i fjernelse af carboxylcarbonet som CO 2 og oxidation af a-positionscarbonet til en aldehydgruppe. Aldehydet oxideres derefter under deltagelse af dehydrogenase til en højere fedtsyre, og processen gentages igen (fig. 9.2). Denne rute kan dog ikke sikre fuldstændig oxidation. Det bruges kun til at forkorte fedtsyrekæder og også som en bypass, når β-oxidation er blokeret på grund af tilstedeværelsen af ​​methylsidegrupper. Processen kræver ikke deltagelse af CoA og er ikke ledsaget af dannelsen af ​​ATP.

Nogle fedtsyrer kan også gennemgå oxidation ved w-carbonatomet (w-oxidation). I dette tilfælde gennemgår CH3-gruppen hydroxylering under påvirkning af monooxygenase, hvorunder der dannes en w-hydroxysyre, som derefter oxideres til en dicarboxylsyre. En dicarboxylsyre kan forkortes i begge ender gennem b-oxidationsreaktioner.

Tilsvarende sker nedbrydningen af ​​mættede kulbrinter i cellerne i mikroorganismer og nogle dyrevæv. I det første trin, med deltagelse af molekylært oxygen, hydroxyleres molekylet til dannelse af en alkohol, som sekventielt oxideres til et aldehyd og en carboxylsyre, aktiveres ved tilsætning af CoA og kommer ind i b-oxidationsvejen.

Triglycerider i form af chylomikroner fra tyndtarmens epitelceller kommer ind i leveren, lungerne, hjertet, musklerne og andre organer, hvor de hydrolyseres til glycerol og fedtsyrer. Sidstnævnte kan oxideres i en meget eksergonisk metabolisk vej kendt som