Triacylglyseroler brytes gradvis ned av vevslipaser.

Nøkkelenzymet for lipolyse er den hormonavhengige TAG-lipase. Glyserol og fettsyrer dannet på dette stadiet av fettnedbrytningen oksideres i vev for å produsere energi.

Det er flere alternativer for oksidasjon av fettsyrer: α - oksidasjon, β - oksidasjon, ω - oksidasjon. Hovedmetoden for fettsyreoksidasjon er β-oksidasjon. Det forekommer mest aktivt i fettvev, lever, nyrer og hjertemuskel.

Β - oksidasjon består i gradvis spaltning av to karbonatomer fra en fettsyre i form av acetyl-CoA, og frigjør energi. Tilførselen av fettsyrer er konsentrert i cytosolen, hvor aktivering av fettsyrer skjer med dannelse av acyl-CoA

Energieffektiviteten til beta-oksidasjon av fettsyrer består av energien til acetyl-CoA-oksidasjon i Krebs-syklusen og energien som frigjøres i selve beta-syklusen. Jo lengre karbonkjeden er, desto høyere oksidasjonsenergi til en fettsyre. Antallet acetyl-CoA-molekyler fra en gitt fettsyre og antall ATP-molekyler dannet av dem bestemmes av formlene:

n=N/2, hvor n er antall acetyl-CoA-molekyler, N er antall karbonatomer i fettsyren.

Antall ATP-molekyler på grunn av oksidasjon av acetyl-CoA-molekyler = (N/2)*12

Antall β - oksidasjonssykluser er én mindre enn antall dannede acetyl-CoA-molekyler, siden smørsyre i den siste syklusen omdannes til to acetyl-CoA-molekyler i én syklus, og beregnes med formelen

Antall β - sykluser = (N/2)-1

Antall ATP-molekyler i β-syklusen beregnes basert på den påfølgende oksidasjonen av NADH 2 (3 ATP) og FADH 2 (2 ATP) dannet i den i henhold til formelen

Antall ATP-molekyler dannet i beta-sykluser = ((N/2)-1)*5

2 makroerge bindinger av ATP brukes på fettsyreaktivering

Oppsummeringsformelen for å beregne ATP-utbyttet under oksidasjonen av en mettet fettsyre er: 17(N/2)-7.

Når fettsyrer med et oddetall karbonatomer oksideres, dannes succinyl-CoA, som går inn i Krebs-syklusen.

Oksidasjon av umettede fettsyrer i de innledende stadiene representerer det vanlig beta-oksidasjon til stedet for dobbeltbindingen. Hvis denne dobbeltbindingen er i beta-posisjon, fortsetter oksidasjonen av fettsyren fra det andre trinnet (omgå trinnet med FAD→FADN 2-reduksjon). Hvis dobbeltbindingen ikke er i beta-posisjon, flyttes bindingen til beta-posisjon av enoyltransferase-enzymer. Under oksidasjonen av umettede fettsyrer dannes det således mindre energi i henhold til formelen (dannelsen av FADH2 går tapt):

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

Som allerede indikert henter dyrekroppen en betydelig del av energien som utvinnes under oksidasjonsprosessen fra fettsyrer, som brytes ned ved oksidasjon ved β-karbonatomet.

β-oksidasjon av fettsyrer ble først studert i 19004 av F. Knoop. Det ble senere funnet at β-oksidasjon bare skjer i mitokondrier. Takket være arbeidet til F. Linen og hans kolleger (1954-1958), ble de viktigste enzymatiske prosessene for fettsyreoksidasjon klarlagt. Til ære for forskerne som oppdaget denne veien for fettsyreoksidasjon, kalles prosessen med β-oksidasjon Knoop-Linen syklus.

β-oksidasjon- en spesifikk vei for fettsyrekatabolisme, der 2 karbonatomer er sekvensielt separert fra karboksylenden av fettsyren i form av acetyl-CoA. Den metabolske veien - β-oksidasjon - er så kalt fordi fettsyreoksidasjonsreaksjoner skjer ved β-karbonatomet. Reaksjonene av β-oksidasjon og påfølgende oksidasjon av acetyl-CoA i TCA-syklusen (trikarboksylsyresyklusen) tjener som en av hovedkildene til energi for ATP-syntese gjennom mekanismen for oksidativ fosforylering. β-oksidasjon av fettsyrer skjer kun under aerobe forhold.

Alle flertrinns oksidasjonsreaksjoner akselereres av spesifikke enzymer. β-oksidasjon av høyere fettsyrer er en universell biokjemisk prosess som forekommer i alle levende organismer. Hos pattedyr skjer denne prosessen i mange vev, spesielt i leveren, nyrene og hjertet. Fettsyreoksidasjon skjer i mitokondrier. Umettede høyere fettsyrer (oljesyre, linolsyre, linolensyre osv.) reduseres foreløpig til mettede syrer.

Inntrengningen av fettsyrer inn i mitokondriematrisen er innledet av deres aktivering ved å danne en forbindelse med koenzym A(HS~CoA), som inneholder en høyenergibinding. Sistnevnte bidrar tilsynelatende til et jevnere forløp av oksidasjonsreaksjoner av den resulterende forbindelsen, som kalles acylkoenzym A(acyl-CoA).

Interaksjonen mellom høyere fettsyrer og CoA akselereres av spesifikke ligaser - acyl-CoA-syntetaser tre typer, spesifikke for henholdsvis syrer med korte, middels og lange hydrokarbonradikaler. De er lokalisert i membranene i det endoplasmatiske retikulum og i den ytre membranen til mitokondrier. Alle acyl-CoA-syntetaser ser ut til å være multimerer; Således har enzymet fra levermikrosomer en molekylvekt på 168 kDa og består av 6 identiske underenheter. Aktiveringsreaksjonen av fettsyrer skjer i 2 stadier:

a) først reagerer fettsyren med ATP for å danne acyladenylat:

RCOOH + ATP → RCO~AMP + FF

b) da skjer dannelsen av den aktiverte formen av acyl-CoA:

RCO~AMФ + NS~KoA → RCO~SKoA + AMF

Pyrofosfat (PP) hydrolyseres raskt av pyrofosfatase, som et resultat av at hele reaksjonen er irreversibel: PP + H 2 O → 2P

Sammendragsligning:

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

Fettsyrer med kort og middels kjedelengde (fra 4 til 12 karbonatomer) kan trenge inn i mitokondriematrisen ved diffusjon, hvor deres aktivering skjer. Langkjedede fettsyrer, som dominerer i menneskekroppen (12 til 20 karbonatomer), aktiveres av acyl-CoA-syntetaser lokalisert på den ytre membranen av mitokondrier.

Den indre mitokondriemembranen er ugjennomtrengelig for langkjedede acyl-CoAer dannet i cytoplasmaet. Fungerer som en bærer av aktiverte fettsyrer karnitin (vitamin B t), som kommer fra mat eller er syntetisert fra de essensielle aminosyrene lysin og metionin.

Den ytre membranen til mitokondrier inneholder enzymet karnitin acyltransferase I(karnitin palmitoyltransferase I), som katalyserer reaksjonen med dannelsen av acylkarnitin:

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 Karnitin (B t) Acylkarnitin Koenzym A

Dette enzymet er regulatorisk; det regulerer hastigheten for inntreden av acylgrupper i mitokondrier, og følgelig hastigheten for fettsyreoksidasjon.

Det resulterende acylkarnitinet passerer gjennom intermembranrommet til yttersiden av den indre membranen og transporteres av karnitin-acylkarnitin-translokase til den indre overflaten av den indre mitokondriemembranen, hvor enzymet karnitin acyltransferase II katalyserer overføringen av acyl til intramitokondriell CoA, det vil si den omvendte reaksjonen (fig. 9).

Fig.9. Overføring av fettsyrer med lange hydrokarbonradikaler over mitokondriemembraner

Dermed blir acyl-CoA tilgjengelig for β-oksidasjonsenzymer. Fritt karnitin returneres til den cytosoliske siden av den indre mitokondriemembranen av samme translokase. Etter dette inngår acyl-CoA i β-oksidasjonsreaksjoner.

I mitokondriematrisen skjer katabolisme (nedbrytning) av acyl-CoA som et resultat av en gjentatt sekvens av fire reaksjoner.

1) Den første reaksjonen i hver syklus er dens oksidasjon av enzymet acyl-CoA dehydrogenase, hvis koenzym er FAD. Dehydrogenering skjer mellom β- og α-karbonatomene, noe som resulterer i dannelsen av en dobbeltbinding i karbonkjeden og produktet av denne reaksjonen er enoyl-CoA:

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

Acyl-CoA Enoil-CoA

2) I det andre trinnet av fettsyreoksidasjonssyklusen hydratiseres enoyl-CoA-dobbeltbindingen, noe som resulterer i dannelsen av β-hydroxyacyl-CoA. Reaksjonen katalyseres av et enzym enoyl-CoA-hydratase:

R-CH=CHCO~SKoA +H2O → R-CH-CH2CO~SKoA

Enoyl-CoA β-hydroxyacyl-CoA

3) På det tredje stadiet av syklusen gjennomgår β-hydroxyacyl-CoA dehydrogenering (andre oksidasjon) med deltakelse av enzymet β-hydroksyacyl-CoA dehydrogenase, hvis koenzym er NAD +. Produktet av denne reaksjonen er β-ketoacyl-CoA:

R-CH-CH 2 CO~SKoA + NAD + → R-CОCH 2 CO~SKoA + NADH + H +

β-hydroksyacyl-CoA β-ketoacyl-CoA

4) Den endelige reaksjonen av fettsyreoksidasjonssyklusen katalyseres av acetyl-CoA acyltransferase (tiolase). På dette stadiet reagerer β-ketoacyl-CoA med fritt CoA og spaltes for å danne for det første et to-karbonfragment som inneholder de to terminale karbonatomene i moderfettsyren i form av acetyl-CoA, og for det andre et CoA fettsyreester, nå forkortet med to karbonatomer. I analogi med hydrolyse kalles denne reaksjonen tiolyse:

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 karbonatomer

Den forkortede acyl-CoA gjennomgår deretter neste oksidasjonssyklus, som starter med en reaksjon katalysert av acyl-CoA-dehydrogenase (oksidasjon), etterfulgt av en hydratiseringsreaksjon, en andre oksidasjonsreaksjon, en tiolasereaksjon, det vil si at denne prosessen gjentas mange ganger (Fig. 10).

β- Oksidasjon av høyere fettsyrer skjer i mitokondrier. Enzymer i respirasjonssyklusen er også lokalisert i dem, noe som fører til overføring av hydrogenatomer og elektroner til oksygen under forhold med oksidativ fosforylering av ADP, derfor er β-oksidasjon av høyere fettsyrer en energikilde for syntese av ATP.

Fig. 10. Fettsyreoksidasjon

Sluttproduktet av β-oksidasjon av høyere fettsyrer med jevnt antall karbonatomer er acetyl-CoA, A med oddetall- propionyl-CoA.

Hvis acetyl-CoA akkumulert i kroppen, så ville reservene av HS~KoA snart være oppbrukt, og oksidasjonen av høyere fettsyrer ville stoppe. Men dette skjer ikke, siden CoA frigjøres raskt fra acetyl-CoA. En rekke prosesser fører til dette: acetyl-CoA er inkludert i syklusen av trikarboksyl- og dikarboksylsyrer eller glyoksylsyklusen, som er veldig nær den, eller acetyl-CoA brukes til syntese av steroler og forbindelser som inneholder isoprenoidgrupper, etc.

Propionyl-CoA, som er sluttproduktet av β-oksidasjon av høyere fettsyrer med et oddetall karbonatomer, omdannes til succinyl-CoA, som utnyttes gjennom syklusen av trikarboksyl- og dikarboksylsyrer.

Omtrent halvparten av fettsyrene i menneskekroppen umettet .

β-oksidasjon av disse syrene fortsetter på vanlig måte inntil dobbeltbindingen er mellom det tredje og fjerde karbonatomet. Deretter enzymet enoyl-CoA-isomerase flytter dobbeltbindingen fra posisjon 3-4 til posisjon 2-3 og endrer dobbeltbindingens cis til transkonformasjon, som er nødvendig for β-oksidasjon. I denne β-oksidasjonssyklusen skjer ikke den første dehydrogeneringsreaksjonen, siden dobbeltbindingen i fettsyreradikalet allerede er tilstede. Videre fortsetter β-oksidasjonssykluser, ikke forskjellig fra den vanlige banen. Hovedveiene for fettsyremetabolisme er vist i figur 11.

Fig. 11. Hovedveier for fettsyremetabolisme

Det ble nylig oppdaget at i tillegg til β-oksidasjon, er hovedveien for fettsyrekatabolisme, hjernevev α-oksidasjon av fettsyrer med antall karbonatomer (C13-C18), det vil si sekvensiell eliminering av ett-karbonfragmenter fra karboksylenden av molekylet.

Denne typen oksidasjon er mest vanlig i plantevev, men kan også forekomme i enkelte dyrevev. α-Oxidasjon er syklisk i naturen, og syklusen består av to reaksjoner.

Den første reaksjonen består av oksidasjon av en fettsyre med hydrogenperoksid til tilsvarende aldehyd og CO 2 med deltakelse av en spesifikk peroksidaser:

Som et resultat av denne reaksjonen blir hydrokarbonkjeden forkortet med ett karbonatom.

Essensen av den andre reaksjonen er hydreringen og oksidasjonen av det resulterende aldehydet til den tilsvarende karboksylsyren under påvirkning av aldehyddehydrogenase som inneholder den oksiderte formen av koenzymet NAD:

α-oksidasjonssyklusen gjentas deretter igjen. Sammenlignet med β-oksidasjon er denne typen oksidasjon energimessig mindre gunstig.

ω-Oksidasjon av fettsyrer. I leveren til dyr og noen mikroorganismer er det et enzymsystem som gir ω-oksidasjon av fettsyrer, det vil si oksidasjon ved den terminale CH 3-gruppen, betegnet med bokstaven ω. Først under påvirkning monooksygenaser hydroksylering skjer for å danne ω-hydroksysyre:

ω-hydroksysyren oksideres deretter til ω-dikarboksylsyre ved virkningen av den tilsvarende dehydrogenaser:

Den således oppnådde ω-dikarboksylsyren forkortes i hver ende av β-oksidasjonsreaksjoner.

forekommer i lever, nyrer, skjelett- og hjertemuskler og fettvev. I hjernevev er graden av fettsyreoksidasjon svært lav; Hovedkilden til energi i hjernevev er glukose.

oksidasjon av fettsyremolekylet i kroppsvev skjer i β-posisjon. Som et resultat splittes to-karbonfragmenter sekvensielt fra fettsyremolekylet på siden av karboksylgruppen.

Fettsyrer, som er en del av det naturlige fettet til dyr og planter, har et jevnt antall karbonatomer. Enhver slik syre som et par karbonatomer er eliminert fra, passerer til slutt gjennom smørsyrestadiet. Etter en ny β-oksidasjon blir smørsyre til acetoeddiksyre. Sistnevnte blir deretter hydrolysert til to molekyler eddiksyre.

Leveringen av fettsyrer til stedet for deres oksidasjon - til mitokondriene - skjer på en kompleks måte: med deltakelse av albumin transporteres fettsyren inn i cellen; med deltakelse av spesielle proteiner (fettsyrebindende proteiner, FABP) - transport i cytosolen; med deltakelse av karnitin - transport av fettsyrer fra cytosolen til mitokondriene.

Prosessen med fettsyreoksidasjon består av følgende hovedtrinn.

Aktiveringfettsyrer. Fri fettsyre, uavhengig av lengden på hydrokarbonkjeden, er metabolsk inert og kan ikke gjennomgå noen biokjemiske transformasjoner, inkludert oksidasjon, før den er aktivert. Aktivering av fettsyren skjer på den ytre overflaten av mitokondriemembranen med deltagelse av ATP, koenzym A (HS-KoA) og Mg 2+ ioner. Reaksjonen katalyseres av enzymet acyl-CoA-syntetase:

Som et resultat av reaksjonen dannes acyl-CoA, som er den aktive formen av fettsyren.

Det antas at aktiveringen av fettsyre skjer i 2 stadier. Først reagerer fettsyren med ATP for å danne acyladenylat, som er en ester av fettsyren og AMP. Deretter virker sulfhydrylgruppen til CoA på acyladenylatet tett bundet til enzymet for å danne acyl-CoA og AMP.

Transporterefettsyrerinnsiden mitokondrier. Koenzymformen til fettsyren, akkurat som frie fettsyrer, har ikke evnen til å trenge inn i mitokondriene, der faktisk deres oksidasjon skjer. Karnitin fungerer som en bærer av aktiverte langkjedede fettsyrer over den indre mitokondriemembranen. Acylgruppen overføres fra svovelatomet til CoA til hydroksylgruppen til karnitin for å danne acylkarnitin, som diffunderer over den indre mitokondriemembranen:

Reaksjonen skjer med deltakelse av et spesifikt cytoplasmatisk enzym, karnitin-acyltransferase. Allerede på siden av membranen som vender mot matrisen, overføres acylgruppen tilbake til CoA, som er termodynamisk gunstig, siden O-acylbindingen i karnitin har et høyt gruppeoverføringspotensial. Med andre ord, etter at acylkarnitin passerer gjennom mitokondriell membran, oppstår en omvendt reaksjon - spaltning av acylkarnitin med deltakelse av HS-CoA og mitokondriell karnitin acyltransferase:

Intramitokondriellfettsyreoksidasjon. Prosessen med fettsyreoksidasjon i cellemitokondrier inkluderer flere sekvensielle enzymatiske reaksjoner.

Første trinn av dehydrogenering. Acyl-CoA i mitokondrier gjennomgår først enzymatisk dehydrogenering, og acyl-CoA mister 2 hydrogenatomer i α- og β-posisjonene, og blir til CoA-esteren av en umettet syre. Dermed er den første reaksjonen i hver syklus av acyl-CoA-nedbrytning dens oksidasjon ved acyl-CoA-dehydrogenase, noe som fører til dannelsen av enoyl-CoA med en dobbeltbinding mellom C-2 og C-3:

Det er flere FAD-holdige acyl-CoA-dehydrogenaser, som hver har spesifisitet for acyl-CoA med en viss karbonkjedelengde.

Scenehydrering. Umettet acyl-CoA (enoyl-CoA), med deltakelse av enzymet enoyl-CoA-hydratase, fester et vannmolekyl. Som et resultat dannes β-hydroxyacyl-CoA (eller 3-hydroxyacyl-CoA):

Merk at hydreringen av enoyl-CoA er stereospesifikk, som hydreringen av fumarat og akonitat (se s. 348). Som et resultat av hydratisering av trans-A2-dobbeltbindingen dannes bare L-isomeren av 3-hydroksyacyl-CoA.

Andre trinndehydrogenering. Den resulterende β-hydroksyacyl-CoA (3-hydroksyacyl-CoA) dehydrogeneres deretter. Denne reaksjonen katalyseres av NAD+-avhengige dehydrogenaser:

Thiolasereaksjon. Under de foregående reaksjonene ble metylengruppen ved C-3 oksidert til en oksogruppe. Tiolasereaksjonen er spaltning av 3-oksoacyl-CoA ved å bruke tiolgruppen til det andre CoA-molekylet. Som et resultat dannes en acyl-CoA forkortet med to karbonatomer og et to-karbonfragment i form av acetyl-CoA. Denne reaksjonen katalyseres av acetyl-CoA acyltransferase (β-ketothiolase):

Den resulterende acetyl-CoA gjennomgår oksidasjon i trikarboksylsyresyklusen, og acyl-CoA, forkortet med to karbonatomer, går igjen gjentatte ganger gjennom hele β-oksidasjonsveien inntil dannelsen av butyryl-CoA (4-karbonforbindelse), som i tur oksideres opp til 2 acetyl-CoA-molekyler

I løpet av en syklus med β-oksidasjon dannes 1 molekyl acetyl-CoA, hvis oksidasjon i sitratsyklusen sørger for syntesen 12 mol ATP. I tillegg dannes det 1 mol FADH 2 og 1 mol NADH+H, under oksidasjonen av hvilke i respirasjonskjeden det syntetiseres, henholdsvis 2 og 3 mol ATP (5 totalt).

Under oksidasjonen av for eksempel palmitinsyre (C16), 7 β-oksidasjonssykluser som resulterer i dannelse av 8 mol acetyl-CoA, 7 mol FADH 2 og 7 mol NADH+H. Derfor er ATP-utgangen 35 molekyler som følge av β-oksidasjon og 96 ATP som følge av sitratsyklusen, som tilsvarer totalen 131 ATP-molekyler.

Den biologiske oksidasjonen av fettsyrer kan sammenlignes med forbrenning av hydrokarboner: i begge tilfeller observeres det høyeste frie energiutbyttet. Under den biologiske b-oksidasjonen av hydrokarbondelen av fettsyrer dannes det tokarbonaktiverte komponenter, som oksideres ytterligere i TCA-syklusen, og et stort antall reduserende ekvivalenter, som fører til syntese av ATP i respirasjonskjeden . De fleste aerobe celler er i stand til fullstendig oksidasjon av fettsyrer til karbondioksid og vann.

Kilden til fettsyrer er eksogene eller endogene lipider. Sistnevnte er oftest representert av triacylglyserider, som er avsatt i celler som en reservekilde for energi og karbon. I tillegg bruker celler også polare membranlipider, hvis metabolske fornyelse skjer konstant. Lipider brytes ned av spesifikke enzymer (lipaser) til glyserol og frie fettsyrer.

b-oksidasjon av fettsyrer. Denne grunnleggende prosessen med fettsyreoksidasjon skjer i eukaryoter i mitokondrier. Transporten av fettsyrer over mitokondriemembraner forenkles av karnitin(g-trimetylamino-b-hydroksybutyrat), som binder et fettsyremolekyl på en spesiell måte, som et resultat av at de positive (på nitrogenatomet) og negative (på oksygenatomet til karboksylgruppen) bringes nærmere ladningen sammen og nøytralisere hverandre.

Etter transport inn i mitokondriematrisen aktiveres fettsyrer av CoA i en ATP-avhengig reaksjon katalysert av acetattiokinase (fig. 9.1). Acyl-CoA-derivatet oksideres deretter med deltakelse av acyldehydrogenase. Det er flere forskjellige acyldehydrogenaser i cellen som er spesifikke for CoA-derivater av fettsyrer med ulik hydrokarbonkjedelengde. Alle disse enzymene bruker FAD som en protesegruppe. FADH 2 dannet i reaksjonen som en del av acyldehydrogenase oksideres av et annet flavoprotein, som overfører elektroner til respirasjonskjeden som en del av mitokondriemembranen.

Oksydasjonsproduktet, enoyl-CoA, hydreres av enoylhydratase for å danne b-hydroxyacyl-CoA (fig. 9.1). Det er enoyl-CoA-hydrataser spesifikke for cis- og trans-formene av enoyl-CoA-derivater av fettsyrer. I dette tilfellet hydratiseres trans-enoyl-CoA stereospesifikt til L-b-hydroksyacyl-CoA, og cis-isomerer til D-stereoisomerer av -b-hydroksyacyl-CoA-estere.

Det siste trinnet i reaksjonene av b-oksidasjon av fettsyrer er dehydrogeneringen av L-b-hydroksyacyl-CoA (fig. 9.1). B-karbonatomet i molekylet gjennomgår oksidasjon, og derfor kalles hele prosessen b-oksidasjon. Reaksjonen katalyseres av b-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase, som kun er spesifikk for L-formene av b-hydroxyacyl-CoA. Dette enzymet bruker NAD som et koenzym. Dehydrogenering av D-isomerer av b-hydroksyacylCoA utføres etter et ytterligere trinn med isomerisering til L-b-hydroksyacyl-CoA (enzym b-hydroksyacyl-CoA-epimerase). Produktet av dette trinnet av reaksjoner er b-ketoacyl-CoA, som lett spaltes av tiolase til 2 derivater: acyl-CoA, som er kortere enn det opprinnelige aktiverte substratet med 2 karbonatomer, og en acetyl-CoA to-karbon komponent. , spaltet fra fettsyrekjeden (fig. 9.1). Acyl-CoA-derivatet gjennomgår en ytterligere syklus av b-oksidasjonsreaksjoner, og acetyl-CoA kan gå inn i trikarboksylsyresyklusen for videre oksidasjon.

Dermed er hver syklus av b-oksidasjon av fettsyrer ledsaget av løsgjøring fra substratet av et to-karbonfragment (acetyl-CoA) og to par hydrogenatomer, noe som reduserer 1 molekyl NAD + og ett molekyl FAD. Prosessen fortsetter til fettsyrekjeden er fullstendig brutt ned. Hvis fettsyren besto av et oddetall karbonatomer, ender b-oksidasjonen med dannelsen av propionyl-CoA, som i løpet av flere reaksjoner omdannes til succinyl-CoA og i denne formen kan gå inn i TCA-syklusen.

De fleste fettsyrene som utgjør cellene til dyr, planter og mikroorganismer inneholder uforgrenede hydrokarbonkjeder. Samtidig inneholder lipidene til noen mikroorganismer og plantevoks fettsyrer hvis hydrokarbonradikaler har forgreningspunkter (vanligvis i form av metylgrupper). Hvis det er få grener, og de alle forekommer i jevne posisjoner (ved karbonatomer 2, 4, etc.), skjer b-oksidasjonsprosessen i henhold til det vanlige skjemaet med dannelse av acetyl- og propionyl-CoA. Hvis metylgrupper er lokalisert ved ulike karbonatomer, blokkeres b-oksidasjonsprosessen på hydratiseringstrinnet. Dette bør tas i betraktning når du produserer syntetiske vaskemidler: for å sikre rask og fullstendig biologisk nedbrytning i miljøet, bør bare versjoner med rette hydrokarbonkjeder tillates for masseforbruk.

Oksidasjon av umettede fettsyrer. Denne prosessen utføres i samsvar med alle lovene for b-oksidasjon. Imidlertid har de fleste naturlig forekommende umettede fettsyrer dobbeltbindinger på steder på hydrokarbonkjeden slik at suksessiv fjerning av to-karbondeler fra karboksylenden produserer et acyl-CoA-derivat der dobbeltbindingen er i posisjon 3-4. I tillegg har dobbeltbindingene til naturlige fettsyrer en cis-konfigurasjon. For at dehydrogeneringstrinnet med deltagelse av b-hydroksyacyl-CoA-dehydrogenase, spesifikk for L-formene av b-hydroksyacyl-CoA, skal kunne gjennomføres, kreves det et ekstra trinn med enzymatisk isomerisering, hvor dobbeltbindingen i det CoA-avledede fettsyremolekylet beveger seg fra posisjon 3-4 til posisjon 2-3 og konfigurasjonen av dobbeltbindingen endres fra cis- til trans-. Denne metabolitten fungerer som et substrat for enoylhydratase, som omdanner trans-enoyl-CoA til L-b-hydroxyacyl-CoA.

I tilfeller hvor overføring og isomerisering av en dobbeltbinding er umulig, gjenopprettes en slik binding med deltakelse av NADPH. Påfølgende nedbrytning av fettsyren skjer gjennom den vanlige mekanismen for b-oksidasjon.

Mindre veier for fettsyreoksidasjon. b-oksidasjon er hovedveien, men ikke den eneste, for fettsyrekatabolisme. I planteceller ble altså prosessen med a-oksidasjon av fettsyrer som inneholder 15-18 karbonatomer oppdaget. Denne veien involverer det første angrepet av en fettsyre av peroksidase i nærvær av hydrogenperoksid, noe som resulterer i fjerning av karboksylkarbonet som CO 2 og oksidasjon av a-posisjonskarbonet til en aldehydgruppe. Aldehydet oksideres deretter med deltakelse av dehydrogenase til en høyere fettsyre, og prosessen gjentas igjen (fig. 9.2). Denne ruten kan imidlertid ikke sikre fullstendig oksidasjon. Den brukes kun for å forkorte fettsyrekjeder og også som en bypass når β-oksidasjon er blokkert på grunn av tilstedeværelsen av metylsidegrupper. Prosessen krever ikke deltakelse av CoA og er ikke ledsaget av dannelsen av ATP.

Noen fettsyrer kan også gjennomgå oksidasjon ved w-karbonatomet (w-oksidasjon). I dette tilfellet gjennomgår CH 3-gruppen hydroksylering under påvirkning av monooksygenase, hvorunder det dannes en w-hydroksysyre, som deretter oksideres til en dikarboksylsyre. En dikarboksylsyre kan forkortes i begge ender gjennom b-oksidasjonsreaksjoner.

På samme måte skjer nedbrytningen av mettede hydrokarboner i cellene til mikroorganismer og enkelte dyrevev. I det første trinnet, med deltakelse av molekylært oksygen, hydroksyleres molekylet for å danne en alkohol, som sekvensielt oksideres til et aldehyd og en karboksylsyre, aktivert ved tilsetning av CoA og går inn i b-oksidasjonsveien.

Triglyserider i form av chylomikroner fra epitelcellene i tynntarmen kommer inn i leveren, lungene, hjertet, muskler og andre organer, hvor de hydrolyseres til glyserol og fettsyrer. Sistnevnte kan oksideres i en svært eksergonisk metabolsk vei kjent som