Triacilglicerolius palaipsniui skaido audinių lipazės.

Pagrindinis lipolizės fermentas yra nuo hormonų priklausoma TAG lipazė. Glicerolis ir riebalų rūgštys, susidarę šiame riebalų skilimo etape, oksiduojasi audiniuose, gaminant energiją.

Yra keletas riebalų rūgščių oksidacijos variantų: α – oksidacija, β – oksidacija, ω – oksidacija. Pagrindinis riebalų rūgščių oksidacijos būdas yra β-oksidacija. Aktyviausiai jis atsiranda riebaliniame audinyje, kepenyse, inkstuose ir širdies raumenyje.

Β - oksidacija susideda iš laipsniško dviejų anglies atomų skilimo iš riebalų rūgšties acetil-CoA pavidalu, išskiriant energiją. Riebalų rūgščių tiekimas koncentruojamas citozolyje, kur riebalų rūgštys suaktyvėja susidarant acil-CoA.

Riebalų rūgščių beta oksidacijos energetinį efektyvumą sudaro acetil-CoA oksidacijos energija Krebso cikle ir energija, išsiskirianti pačiame beta cikle. Kuo ilgesnė anglies grandinė, tuo didesnė riebalų rūgšties oksidacijos energija. Acetil-CoA molekulių skaičius iš tam tikros riebalų rūgšties ir iš jų susidarančių ATP molekulių skaičius nustatomas pagal formules:

n=N/2, kur n – acetil-CoA molekulių skaičius, N – anglies atomų skaičius riebalų rūgštyje.

ATP molekulių skaičius dėl acetil-CoA molekulių oksidacijos = (N/2)*12

β - oksidacijos ciklų skaičius yra vienu mažesnis nei susidariusių acetil-CoA molekulių skaičius, nes paskutiniame cikle sviesto rūgštis paverčiama dviem acetil-CoA molekulėmis per vieną ciklą ir apskaičiuojama pagal formulę

β ciklų skaičius = (N/2)-1

ATP molekulių skaičius β cikle apskaičiuojamas remiantis vėlesne jame susidariusių NADH 2 (3 ATP) ir FADH 2 (2 ATP) oksidacija pagal formulę

Beta ciklais susidariusių ATP molekulių skaičius = ((N/2)-1)*5

2 makroerginiai ATP ryšiai išnaudojami riebalų rūgščių aktyvavimui

Apibendrinanti formulė, skirta apskaičiuoti ATP išeigą oksiduojant sočiąsias riebalų rūgštis: 17(N/2)-7.

Kai oksiduojamos riebalų rūgštys su nelyginiu anglies atomų skaičiumi, susidaro sukcinil-CoA, kuris patenka į Krebso ciklą.

Nesočiųjų riebalų rūgščių oksidacija pradinėse stadijose reiškia įprastą beta oksidaciją iki dvigubos jungties vietos. Jei ši dviguba jungtis yra beta padėtyje, tai riebalų rūgšties oksidacija tęsiasi nuo antrojo etapo (aplenkiant FAD→FADN 2 redukcijos etapą). Jei dviguba jungtis nėra beta padėtyje, enoiltransferazės fermentai jungtį perkelia į beta padėtį. Taigi, nesočiųjų riebalų rūgščių oksidacijos metu susidaro mažiau energijos pagal formulę (prarandama FADH2 susidarymas):

7(N/2)-7-2m, kur m yra dvigubų ryšių skaičius.

Kaip jau minėta, didelę dalį energijos, išgaunamos oksidacijos proceso metu, gyvūno organizmas gauna iš riebalų rūgščių, kurios suskaidomos oksiduojant β-anglies atomą.

Riebalų rūgščių β oksidaciją 19004 m. pirmą kartą ištyrė F. Knoop. Vėliau buvo nustatyta, kad β-oksidacija vyksta tik mitochondrijose. F.Lineno ir jo kolegų (1954-1958) darbo dėka buvo išaiškinti pagrindiniai riebalų rūgščių oksidacijos fermentiniai procesai. Šį riebalų rūgščių oksidacijos kelią atradusių mokslininkų garbei β oksidacijos procesas vadinamas Ciklas Knoop-Linen.

β-oksidacija- specifinis riebalų rūgščių katabolizmo kelias, kai 2 anglies atomai nuosekliai atskiriami nuo riebalų rūgšties karboksilo galo acetil-CoA pavidalu. Metabolizmo kelias – β-oksidacija – taip pavadintas, nes riebalų rūgščių oksidacijos reakcijos vyksta β-anglies atome. β-oksidacijos ir vėlesnės acetil-CoA oksidacijos reakcijos TCA cikle (trikarboksirūgšties ciklas) yra vienas iš pagrindinių energijos šaltinių ATP sintezei per oksidacinio fosforilinimo mechanizmą. Riebalų rūgščių β-oksidacija vyksta tik aerobinėmis sąlygomis.

Visas daugiapakopes oksidacijos reakcijas pagreitina specifiniai fermentai. Aukštesniųjų riebalų rūgščių β-oksidacija yra universalus biocheminis procesas, vykstantis visuose gyvuose organizmuose. Žinduolių organizme šis procesas vyksta daugelyje audinių, ypač kepenyse, inkstuose ir širdyje. Riebalų rūgščių oksidacija vyksta mitochondrijose. Nesočiosios aukštesnės riebalų rūgštys (oleino, linolo, linoleno ir kt.) preliminariai redukuojamos į sočiąsias rūgštis.

Riebalų rūgštys prasiskverbia į mitochondrijų matricą prieš jų aktyvinimas užmezgant ryšį su kofermentas A(HS~CoA), turintis didelės energijos jungtį. Pastarasis, matyt, prisideda prie sklandesnio susidariusio junginio oksidacijos reakcijų eigos, kuris vadinamas acilo kofermentas A(acil-CoA).

Aukštesnių riebalų rūgščių sąveiką su CoA pagreitina specifinės ligazės - acil-CoA sintetazės trijų tipų, būdingų atitinkamai rūgštims su trumpais, vidutiniais ir ilgais angliavandenilių radikalais. Jie yra lokalizuoti endoplazminio tinklo membranose ir išorinėje mitochondrijų membranoje. Atrodo, kad visos acil-CoA sintetazės yra multimerai; Taigi, fermento iš kepenų mikrosomų molekulinė masė yra 168 kDa ir susideda iš 6 identiškų subvienetų. Riebalų rūgščių aktyvinimo reakcija vyksta 2 etapais:

a) pirma, riebalų rūgštis reaguoja su ATP, sudarydama aciladenilatą:

RCOOH + ATP → RCO~AMP + FF

b) tada susidaro aktyvuota acil-CoA forma:

RCO~AMФ + NS~KoA → RCO~SKoA + AMF

Pirofosfatą (PP) greitai hidrolizuoja pirofosfatazė, todėl visa reakcija yra negrįžtama: PP + H 2 O → 2P

Suvestinė lygtis:

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

Riebalų rūgštys, kurių grandinės ilgis yra trumpas ir vidutinis (nuo 4 iki 12 anglies atomų), difuzijos būdu gali prasiskverbti į mitochondrijų matricą, kur vyksta jų aktyvacija. Ilgos grandinės riebalų rūgštys, kurios vyrauja žmogaus organizme (12–20 anglies atomų), aktyvinamos acil-CoA sintetazės, esančios ant išorinės mitochondrijų membranos.

Vidinė mitochondrijų membrana yra nepralaidi ilgos grandinės acil-CoA, susidariusiems citoplazmoje. Tarnauja kaip aktyvuotų riebalų rūgščių nešiklis karnitinas (vitaminas Bt), kuris gaunamas su maistu arba yra sintetinamas iš nepakeičiamų aminorūgščių lizino ir metionino.

Išorinėje mitochondrijų membranoje yra fermentas karnitino aciltransferazė I(karnitino palmitoiltransferazė I), katalizuojanti acilkarnitino susidarymo reakciją:

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

Acil-CoA karnitinas (Bt) Acilkarnitino kofermentas A

Šis fermentas yra reguliuojamas; jis reguliuoja acilo grupių patekimo į mitochondrijas greitį, taigi ir riebalų rūgščių oksidacijos greitį.

Gautas acilkarnitinas pereina per tarpmembraninę erdvę į išorinę vidinės membranos pusę ir karnitino acilkarnitino translokazės būdu pernešamas į vidinės mitochondrijų membranos vidinį paviršių, kur fermentas. karnitino aciltransferazė II katalizuoja acilo pernešimą į intramitochondrinį CoA, tai yra atvirkštinę reakciją (9 pav.).

9 pav. Riebalų rūgščių su ilgais angliavandenilių radikalais pernešimas per mitochondrijų membranas

Taigi acil-CoA tampa prieinamas β-oksidacijos fermentams. Laisvasis karnitinas ta pačia translokaze grąžinamas į vidinės mitochondrijų membranos citozolinę pusę. Po to acil-CoA įtraukiamas į β-oksidacijos reakcijas.

Mitochondrijų matricoje acil-CoA katabolizmas (suirimas) vyksta dėl pasikartojančios keturios reakcijos.

1) Pirmoji kiekvieno ciklo reakcija yra jo oksidacija fermentu acil-CoA dehidrogenazė, kurio kofermentas yra FAD. Dehidrogenacija vyksta tarp β ir α anglies atomų, todėl anglies grandinėje susidaro dviguba jungtis, o šios reakcijos produktas yra enoil-CoA:

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

Acilo-CoA Enoil-CoA

2) Antrame riebalų rūgščių oksidacijos ciklo etape enoil-CoA dviguba jungtis yra hidratuojama, todėl susidaro β-hidroksiacil-CoA. Reakciją katalizuoja fermentas enoil-CoA hidratazė:

R-CH=CHCO~SKoA +H2O → R-CH-CH2CO~SKoA

Enoil-CoA β-hidroksiacil-CoA

3) Trečiajame ciklo etape β-hidroksiacil-CoA dehidrogenuojamas (antroji oksidacija), dalyvaujant fermentui. β-hidroksiacil-CoA dehidrogenazė, kurio kofermentas yra NAD +. Šios reakcijos produktas yra β-ketoacil-CoA:

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

β-hidroksiacil-CoA β-ketoacil-CoA

4) Paskutinę riebalų rūgščių oksidacijos ciklo reakciją katalizuoja acetil-CoA aciltransferazė (tiolazė). Šiame etape β-ketoacil-CoA reaguoja su laisvu CoA ir yra suskaidomas, sudarydamas, pirma, dviejų anglies fragmentą, turintį du galinius pradinės riebalų rūgšties anglies atomus acetil-CoA pavidalu, ir, antra, CoA. riebalų rūgščių esteris, dabar sutrumpintas dviem anglies atomais. Analogiškai su hidrolize ši reakcija vadinama tiolizė:

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

β-ketoacil-CoA Acetil-CoA Acil-CoA,

sutrumpintas

2 anglies atomai

Tada sutrumpintas acil-CoA pereina kitą oksidacijos ciklą, pradedant reakcija, kurią katalizuoja acil-CoA dehidrogenazė (oksidacija), po kurios seka hidratacijos reakcija, antroji oksidacijos reakcija, tiolazės reakcija, tai yra, šis procesas kartojamas daug kartų. (10 pav.).

β- Aukštesnių riebalų rūgščių oksidacija vyksta mitochondrijose. Juose taip pat lokalizuoti kvėpavimo ciklo fermentai, vedantys į vandenilio atomų ir elektronų perdavimą deguoniui oksidacinio ADP fosforilinimo sąlygomis, todėl aukštesniųjų riebalų rūgščių β oksidacija yra energijos šaltinis ATP sintezei.

10 pav. Riebalų rūgščių oksidacija

Galutinis aukštesnių riebalų rūgščių β-oksidacijos produktas su lyginis anglies atomų skaičius yra acetil-CoA, A su nelyginiu- propionil-CoA.

Jeigu acetil-CoA susikaupusios organizme, tuomet greitai išeikvotų HS~KoA atsargos, sustotų aukštesnių riebalų rūgščių oksidacija. Bet tai neįvyksta, nes CoA greitai išsiskiria iš acetil-CoA. Tai lemia daugybė procesų: acetil-CoA įtraukiamas į trikarboksirūgščių ir dikarboksirūgščių ciklą arba jam labai artimą glioksilo ciklą, arba acetil-CoA naudojamas sterolių ir junginių, turinčių izoprenoidinių grupių, sintezei, ir tt

propionil-CoA, kuris yra aukštesnių riebalų rūgščių, turinčių nelyginį anglies atomų skaičių, β-oksidacijos galutinis produktas, paverčiamas sukcinil-CoA, kuris panaudojamas trikarboksilo ir dikarboksilo rūgščių cikle.

Maždaug pusė žmogaus organizme esančių riebalų rūgščių nesočiųjų .

Šių rūgščių β-oksidacija vyksta įprastu būdu, kol dviguba jungtis yra tarp trečiojo ir ketvirtojo anglies atomų. Tada fermentas enoil-CoA izomerazė perkelia dvigubą jungtį iš 3-4 padėties į 2-3 padėtį ir pakeičia dvigubos jungties cis į trans konformaciją, kuri reikalinga β-oksidacijai. Šiame β-oksidacijos cikle pirmoji dehidrogenavimo reakcija nevyksta, nes dviguba jungtis riebalų rūgščių radikale jau yra. Be to, β-oksidacijos ciklai tęsiasi, nesiskiria nuo įprasto kelio. Pagrindiniai riebalų rūgščių metabolizmo būdai parodyti 11 paveiksle.

11 pav. Pagrindiniai riebalų rūgščių metabolizmo keliai

Neseniai buvo atrasta, kad be β-oksidacijos, pagrindinis riebalų rūgščių katabolizmo kelias, smegenų audinys riebalų rūgščių α-oksidacija su anglies atomų skaičiumi (C 13 -C 18), tai yra nuoseklus vienos anglies fragmentų pašalinimas iš molekulės karboksilo galo.

Šio tipo oksidacija dažniausiai pasireiškia augalų audiniuose, tačiau gali atsirasti ir kai kuriuose gyvūnų audiniuose. α-oksidacija yra ciklinio pobūdžio, o ciklas susideda iš dviejų reakcijų.

Pirmoji reakcija susideda iš riebalų rūgšties oksidacijos vandenilio peroksidu į atitinkamą aldehidą ir CO 2 dalyvaujant specifinei peroksidazės:

Dėl šios reakcijos angliavandenilių grandinė sutrumpėja vienu anglies atomu.

Antrosios reakcijos esmė yra gauto aldehido hidratacija ir oksidacija į atitinkamą karboksirūgštį, veikiant aldehido dehidrogenazė kurių sudėtyje yra oksiduota kofermento NAD forma:

Tada α-oksidacijos ciklas kartojasi dar kartą. Palyginti su β-oksidacija, šis oksidacijos tipas yra energetiškai mažiau palankus.

ω-Riebalų rūgščių oksidacija. Gyvūnų ir kai kurių mikroorganizmų kepenyse yra fermentų sistema, užtikrinanti riebalų rūgščių ω-oksidaciją, ty oksidaciją galinėje CH 3 grupėje, pažymėtoje raide ω. Pirmiausia apsvaigęs monooksigenazės hidroksilinimas vyksta, kad susidarytų ω-hidroksi rūgštis:

Tada ω-hidroksi rūgštis oksiduojama į ω-dikarboksirūgštį, veikiant atitinkamam dehidrogenazės:

Taip gauta ω-dikarboksirūgštis abiejuose galuose sutrumpinama β-oksidacijos reakcijomis.

atsiranda kepenyse, inkstuose, skeleto ir širdies raumenyse bei riebaliniame audinyje. Smegenų audinyje riebalų rūgščių oksidacijos greitis yra labai mažas; Pagrindinis energijos šaltinis smegenų audiniuose yra gliukozė.

riebalų rūgščių molekulės oksidacija kūno audiniuose vyksta β padėtyje. Dėl to dviejų anglies fragmentai paeiliui atsiskiria nuo riebalų rūgšties molekulės karboksilo grupės pusėje.

Riebalų rūgštys, kurios yra natūralių gyvūnų ir augalų riebalų dalis, turi lyginį anglies atomų skaičių. Bet kuri tokia rūgštis, iš kurios pašalinama anglies atomų pora, galiausiai pereina per sviesto rūgšties stadiją. Po kitos β-oksidacijos sviesto rūgštis virsta acetoacto rūgštimi. Pastaroji vėliau hidrolizuojama iki dviejų acto rūgšties molekulių.

Riebalų rūgščių patekimas į jų oksidacijos vietą – į mitochondrijas – vyksta kompleksiškai: dalyvaujant albuminui, riebalų rūgštis pernešama į ląstelę; dalyvaujant specialiems baltymams (riebalų rūgštis surišantys baltymai, FABP) – transportavimas citozolyje; dalyvaujant karnitinui – riebalų rūgščių pernešimas iš citozolio į mitochondrijas.

Riebalų rūgščių oksidacijos procesas susideda iš šių pagrindinių etapų.

Aktyvinimasriebalų rūgštys. Laisvosios riebalų rūgštys, nepaisant angliavandenilių grandinės ilgio, yra metaboliškai inertiškos ir negali patirti jokių biocheminių transformacijų, įskaitant oksidaciją, kol nėra aktyvuotos. Riebalų rūgščių aktyvacija vyksta ant išorinio mitochondrijų membranos paviršiaus, dalyvaujant ATP, kofermentui A (HS-KoA) ir Mg 2+ jonams. Reakciją katalizuoja fermentas acil-CoA sintetazė:

Dėl reakcijos susidaro acil-CoA, kuri yra aktyvi riebalų rūgšties forma.

Manoma, kad riebalų rūgščių aktyvacija vyksta 2 etapais. Pirma, riebalų rūgštis reaguoja su ATP, sudarydama aciladenilatą, kuris yra riebalų rūgšties ir AMP esteris. Tada CoA sulfhidrilo grupė veikia aciladenilatą, glaudžiai susijusį su fermentu, sudarydama acil-CoA ir AMP.

Transportasriebalų rūgštysviduje mitochondrijos. Riebalų rūgšties kofermentinė forma, kaip ir laisvosios riebalų rūgštys, neturi galimybės prasiskverbti į mitochondrijas, kur iš tikrųjų vyksta jų oksidacija. Karnitinas yra aktyvuotų ilgos grandinės riebalų rūgščių nešiklis per vidinę mitochondrijų membraną. Acilo grupė perkeliama iš CoA sieros atomo į karnitino hidroksilo grupę, kad susidarytų acilkarnitinas, kuris difunduoja per vidinę mitochondrijų membraną:

Reakcija vyksta dalyvaujant specifiniam citoplazminiam fermentui – karnitino aciltransferazei. Jau toje membranos pusėje, kuri yra nukreipta į matricą, acilo grupė perkeliama atgal į CoA, o tai yra termodinamiškai palanki, nes karnitino O-acilo ryšys turi didelį grupės perdavimo potencialą. Kitaip tariant, po to, kai acilkarnitinas praeina per mitochondrijų membraną, įvyksta atvirkštinė reakcija - acilkarnitino skilimas dalyvaujant HS-CoA ir mitochondrijų karnitino aciltransferazei:

Intramitochondrinisriebalų rūgščių oksidacija. Riebalų rūgščių oksidacijos procesas ląstelių mitochondrijose apima keletą nuoseklių fermentinių reakcijų.

Pirmasis dehidrogenavimo etapas. Acil-CoA mitochondrijose pirmiausiai vyksta fermentiniu dehidrogenavimu, o acil-CoA praranda 2 vandenilio atomus α ir β padėtyse, virsdamas nesočiosios rūgšties CoA esteriu. Taigi, pirmoji reakcija kiekviename acil-CoA skilimo cikle yra jo oksidacija acil-CoA dehidrogenaze, dėl kurios susidaro enoil-CoA su dviguba jungtimi tarp C-2 ir C-3:

Yra keletas FAD turinčių acil-CoA dehidrogenazių, kurių kiekviena turi specifiškumą tam tikro anglies grandinės ilgio acil-CoA.

Scenadrėkinimas. Nesočiasis acil-CoA (enoil-CoA), dalyvaujant fermentui enoil-CoA hidratazė, prijungia vandens molekulę. Dėl to susidaro β-hidroksiacil-CoA (arba 3-hidroksiacil-CoA):

Atkreipkite dėmesį, kad enoil-CoA hidratacija yra stereospecifinė, kaip ir fumarato ir akonitato hidratacija (žr. p. 348). Dėl trans-Δ2 dvigubos jungties hidratacijos susidaro tik 3-hidroksiacil-CoA L-izomeras.

Antrasis etapasdehidrogenacija. Tada gautas β-hidroksiacil-CoA (3-hidroksiacil-CoA) dehidrogenuojamas. Šią reakciją katalizuoja nuo NAD+ priklausomos dehidrogenazės:

Tiolazėreakcija. Ankstesnių reakcijų metu metileno grupė C-3 buvo oksiduota į okso grupę. Tiolazės reakcija yra 3-oksoacil-CoA skilimas naudojant antrosios CoA molekulės tiolio grupę. Dėl to susidaro acil-CoA, sutrumpintas dviem anglies atomais, ir dviejų anglies fragmentas acetil-CoA pavidalu. Šią reakciją katalizuoja acetil-CoA aciltransferazė (β-ketotiolazė):

Gautas acetil-CoA oksiduojamas trikarboksirūgšties cikle, o acil-CoA, sutrumpintas dviem anglies atomais, vėl pakartotinai pereina visą β-oksidacijos kelią, kol susidaro butiril-CoA (4 anglies junginys). posūkis oksiduojamas iki 2 acetil-CoA molekulių

Per vieną β-oksidacijos ciklą susidaro 1 molekulė acetil-CoA, kurios oksidacija citrato cikle užtikrina sintezę. 12 mol ATP. Be to, formuojasi 1 molis FADH 2 ir 1 molis NADH+H, kurio oksidacijos metu kvėpavimo grandinėje atitinkamai susintetinama 2 ir 3 moliai ATP (iš viso 5).

Taigi, oksiduojant, pavyzdžiui, palmitino rūgštį (C16), 7 β-oksidacijos ciklai, dėl kurių susidaro 8 mol acetil-CoA, 7 mol FADH 2 ir 7 mol NADH+H. Todėl ATP išvestis yra 35 molekulės dėl β-oksidacijos ir 96 ATP, atsirandantis dėl citrato ciklo, kuris atitinka bendrą 131 ATP molekulės.

Biologinę riebalų rūgščių oksidaciją galima palyginti su angliavandenilių degimu: abiem atvejais stebimas didžiausias laisvosios energijos išeiga. Riebalų rūgščių angliavandenilių dalies biologinio b-oksidavimo metu susidaro dviejų angliavandenilių aktyvuoti komponentai, kurie toliau oksiduojasi TCA cikle, bei daug redukuojančių ekvivalentų, dėl kurių kvėpavimo grandinėje susidaro ATP sintezė. . Dauguma aerobinių ląstelių gali visiškai oksiduoti riebalų rūgštis į anglies dioksidą ir vandenį.

Riebalų rūgščių šaltinis yra egzogeniniai arba endogeniniai lipidai. Pastariesiems dažniausiai atstovauja triacilgliceridai, kurie nusėda ląstelėse kaip atsarginis energijos ir anglies šaltinis. Be to, ląstelės naudoja ir polinius membraninius lipidus, kurių metabolinis atsinaujinimas vyksta nuolat. Lipidus skaido specifiniai fermentai (lipazės) į glicerolį ir laisvas riebalų rūgštis.

b-riebalų rūgščių oksidacija. Šis pagrindinis riebalų rūgščių oksidacijos procesas vyksta eukariotuose mitochondrijose. Riebalų rūgščių pernešimą per mitochondrijų membranas palengvina karnitinas(g-trimetilamino-b-hidroksibutiratas), kuris ypatingu būdu suriša riebalų rūgšties molekulę, dėl ko suartėja teigiami (ant azoto atomo) ir neigiami (ant karboksilo grupės deguonies atomo) krūviai. kartu ir neutralizuoja vienas kitą.

Po pernešimo į mitochondrijų matricą riebalų rūgštys aktyvinamos CoA nuo ATP priklausomoje reakcijoje, katalizuojamoje acetattiokinazės (9.1 pav.). Tada acil-CoA darinys oksiduojamas dalyvaujant acildehidrogenazei. Ląstelėje yra keletas skirtingų acildehidrogenazių, kurios yra specifinės riebalų rūgščių CoA dariniams su skirtingu angliavandenilių grandinės ilgiu. Visi šie fermentai naudoja FAD kaip protezų grupę. FADH 2, susidaręs reakcijos metu kaip acildehidrogenazės dalis, oksiduojamas kito flavoproteino, kuris perneša elektronus į kvėpavimo grandinę kaip mitochondrijų membranos dalį.

Oksidacijos produktas enoil-CoA hidratuojamas enoilhidrataze, kad susidarytų b-hidroksiacil-CoA (9.1 pav.). Yra enoil-CoA hidratazės, būdingos riebalų rūgščių enoil-CoA darinių cis- ir trans-formoms. Šiuo atveju trans-enoil-CoA stereospecifiškai hidratuojamas į L-b-hidroksiacil-CoA, o cis-izomerai - į -b-hidroksiacil-CoA esterių D-stereoizomerus.

Paskutinis riebalų rūgščių b-oksidacijos reakcijų etapas yra L-b-hidroksiacil-CoA dehidrinimas (9.1 pav.). Molekulės b-anglies atomas oksiduojasi, todėl visas procesas vadinamas b-oksidacija. Reakciją katalizuoja b-hidroksiacil-CoA dehidrogenazė, kuri būdinga tik b-hidroksiacil-CoA L formoms. Šis fermentas naudoja NAD kaip kofermentą. B-hidroksiacilCoA D-izomerų dehidrogenavimas atliekamas po papildomo izomerizacijos etapo į L-b-hidroksiacil-CoA (fermento b-hidroksiacil-CoA epimerazė). Šios reakcijų stadijos produktas yra b-ketoacil-CoA, kurį tiolazė lengvai skaido į 2 darinius: acil-CoA, kuris yra 2 anglies atomais trumpesnis už pradinį aktyvuotą substratą, ir acetil-CoA dviejų anglies komponentą. , atskirtas nuo riebalų rūgščių grandinės (9.1 pav.). Acil-CoA darinys patiria tolesnį b-oksidacijos reakcijų ciklą, o acetil-CoA gali patekti į trikarboksirūgšties ciklą tolesniam oksidavimui.

Taigi kiekvieną riebalų rūgščių b-oksidacijos ciklą lydi dviejų anglies fragmento (acetil-CoA) ir dviejų porų vandenilio atomų atsiskyrimas nuo substrato, redukuojant 1 molekulę NAD + ir vieną molekulę FAD. Procesas tęsiasi tol, kol riebalų rūgščių grandinė visiškai suskaidoma. Jei riebalų rūgštis sudarė nelyginis anglies atomų skaičius, tada b-oksidacija baigiasi propionil-CoA susidarymu, kuris kelių reakcijų metu paverčiamas sukcinil-CoA ir tokia forma gali patekti į TCA ciklą.

Daugumoje riebalų rūgščių, sudarančių gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų ląsteles, yra neišsišakojusių angliavandenilių grandinių. Tuo pačiu metu kai kurių mikroorganizmų lipiduose ir augalų vaškuose yra riebalų rūgščių, kurių angliavandenilių radikalai turi šakos taškus (dažniausiai metilo grupių pavidalu). Jei šakų yra nedaug ir jos visos yra lygiose padėtyse (2, 4 ir tt anglies atomuose), tada b-oksidacijos procesas vyksta pagal įprastą schemą, kai susidaro acetil- ir propionil-CoA. Jei metilo grupės yra nelyginiuose anglies atomuose, b-oksidacijos procesas blokuojamas hidratacijos stadijoje. Į tai reikėtų atsižvelgti gaminant sintetinius ploviklius: siekiant užtikrinti greitą ir visišką jų biologinį skaidymąsi aplinkoje, masiniam vartojimui turėtų būti leidžiama tik versijas su tiesiomis angliavandenilių grandinėmis.

Nesočiųjų riebalų rūgščių oksidacija. Šis procesas atliekamas laikantis visų b-oksidacijos dėsnių. Tačiau dauguma natūraliai pasitaikančių nesočiųjų riebalų rūgščių turi dvigubas jungtis angliavandenilių grandinės vietose, todėl nuoseklus dviejų anglies dalių pašalinimas iš karboksilo galo sukuria acil-CoA darinį, kuriame dviguba jungtis yra 3-4 padėtyje. Be to, natūralių riebalų rūgščių dvigubos jungtys turi cis konfigūraciją. Tam, kad būtų atlikta dehidrogenavimo stadija, kurioje dalyvauja b-hidroksiacil-CoA dehidrogenazė, būdinga b-hidroksiacil-CoA L formoms, reikalingas papildomas fermentinės izomerizacijos etapas, kurio metu dviguba jungtis iš CoA gauta riebalų rūgšties molekulė juda iš 3-4 padėties į 2-3 padėtį, o dvigubos jungties konfigūracija pasikeičia iš cis- į trans-. Šis metabolitas yra enoilhidratazės, kuri paverčia trans-enoil-CoA į L-b-hidroksiacil-CoA, substratas.

Tais atvejais, kai dvigubos jungties perkėlimas ir izomerizacija yra neįmanomi, toks ryšys atstatomas dalyvaujant NADPH. Vėlesnis riebalų rūgščių skaidymas vyksta įprastu b-oksidacijos mechanizmu.

Nedideli riebalų rūgščių oksidacijos keliai. b-oksidacija yra pagrindinis, bet ne vienintelis riebalų rūgščių katabolizmo kelias. Taigi augalų ląstelėse buvo aptiktas riebalų rūgščių, turinčių 15-18 anglies atomų, a-oksidacijos procesas. Šis kelias apima pradinį riebalų rūgšties ataką peroksidazei dalyvaujant vandenilio peroksidui, dėl ko pašalinama karboksilo anglis kaip CO 2 ir a padėtyje esanti anglis oksiduojama į aldehido grupę. Tada aldehidas, dalyvaujant dehidrogenazei, oksiduojamas į aukštesnę riebalų rūgštį ir procesas kartojamas dar kartą (9.2 pav.). Tačiau šis būdas negali užtikrinti visiškos oksidacijos. Jis naudojamas tik riebalų rūgščių grandinėms sutrumpinti, taip pat kaip aplinkkelis, kai β-oksidacija blokuojama dėl metilo šoninių grupių buvimo. Procesas nereikalauja CoA dalyvavimo ir nėra lydimas ATP susidarymo.

Kai kurios riebalų rūgštys taip pat gali oksiduotis prie w-anglies atomo (w-oksidacija). Šiuo atveju, veikiant monooksigenazei, CH 3 grupė yra hidroksilinama, kurios metu susidaro w-hidroksi rūgštis, kuri vėliau oksiduojama į dikarboksirūgštį. Dikarboksirūgštis gali būti sutrumpinta bet kuriame gale per b-oksidacijos reakcijas.

Panašiai ir mikroorganizmų ląstelėse bei kai kurių gyvūnų audiniuose vyksta sočiųjų angliavandenilių skilimas. Pirmajame etape, dalyvaujant molekuliniam deguoniui, molekulė hidroksilinama, kad susidarytų alkoholis, kuris nuosekliai oksiduojamas į aldehidą ir karboksirūgštį, aktyvuojamas pridedant CoA ir patenka į b-oksidacijos kelią.

Trigliceridai chilomikronų pavidalu iš plonosios žarnos epitelio ląstelių patenka į kepenis, plaučius, širdį, raumenis ir kitus organus, kur hidrolizuojasi į glicerolį ir riebalų rūgštis. Pastarasis gali būti oksiduojamas labai eksergonišku metabolizmo keliu, žinomu kaip