Деградация жирных кислот

Деградация жирных кислот — это процесс, в котором жирные кислоты расщепляются на их метаболиты, в конечном итоге образуя ацетил-КоА , входную молекулу для цикла лимонной кислоты , основного источника энергии живых организмов, включая бактерии и животных. ^[1]^[2] Он включает в себя три основных этапа:

Липолиз и высвобождение жировой ткани
Активация и транспорт в митохондрии.
β-окисление

Липолиз и освобождение

Первоначально в процессе деградации жирные кислоты откладываются в адипоцитах . Расщепление этого жира известно как липолиз . Продукты липолиза – свободные жирные кислоты – выбрасываются в кровь и циркулируют по организму. Во время распада триацилглицеринов на жирные кислоты более 75% жирных кислот превращаются обратно в триацилглицерин, что является естественным механизмом сохранения энергии даже в случаях голодания и физических упражнений.

Активация и транспорт в митохондрии.

Жирные кислоты должны быть активированы, прежде чем они смогут попасть в митохондрии , где окисление жирных кислот происходит . Этот процесс происходит в два этапа и катализируется ферментом жирной ацил-КоА-синтетазой .

Образование активированной тиоэфирной связи

Фермент сначала катализирует нуклеофильную атаку на α-фосфат с АТФ образованием пирофосфата и ацильной цепи, связанной с АМФ . Следующим шагом является образование активированной тиоэфирной связи между жирной ацильной цепью и коферментом А.

Сбалансированное уравнение для вышеизложенного:

РКОО ⁻ + CoASH + ATP → RCO-SCoA + AMP + PP _i
Эта двухстадийная реакция является свободно обратимой, и ее равновесие находится около 1. Чтобы продвинуть реакцию вперед, реакцию сопровождают сильно экзергонической реакцией гидролиза: фермент неорганическая пирофосфатаза расщепляет пирофосфат, высвободившийся из АТФ, до двух ионов фосфата, потребляя один ион воды. Молекула в процессе. Таким образом, чистая реакция становится:

РКОО ⁻ + CoASH + ATP → RCO-SCoA+ AMP + 2P _i

Транспорт в митохондриальный матрикс

Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для жирных кислот, а специализированная система переноса карнитина транспортирует активированные жирные кислоты из цитозоля в митохондрии.

После активации ацил -КоА транспортируется в митохондриальный матрикс . Это происходит посредством ряда аналогичных шагов:

Ацил-КоА конъюгируется с карнитином с помощью карнитинацилтрансферазы I (пальмитоилтрансферазы) I, расположенной на внешней митохондриальной мембране.
Ацилкарнитин переносится внутрь с помощью транслоказы.
Ацилкарнитин (например, пальмитоилкарнитин ) превращается в ацил-КоА под действием карнитинацилтрансферазы (пальмитоилтрансферазы) II, расположенной на внутренней митохондриальной мембране. Освободившийся карнитин возвращается в цитозоль.

Карнитинацилтрансфераза I подвергается аллостерическому ингибированию под действием малонил-КоА , промежуточного продукта в биосинтезе жирных кислот, чтобы предотвратить бесполезный цикл между бета-окислением и синтезом жирных кислот .

Митохондриальное окисление жирных кислот происходит в три основных этапа:

β-окисление происходит с превращением жирных кислот в двухуглеродные единицы ацетил-КоА.
Ацетил-КоА вступает в цикл ТСА с образованием восстановленного НАДН и восстановленного ФАДН ₂ .
Восстановленные кофакторы НАДН и ФАДН ₂ участвуют в цепи переноса электронов в митохондриях с образованием АТФ. Прямого участия жирной кислоты нет.

β-окисление

После активации АТФ, попав в митохондрии, β-окисление жирных кислот происходит в четыре повторяющихся этапа:

Окисление ФАД
Увлажнение
Окисление НАД ⁺
Тиолиз
Производство ацил-КоА и ацетил-КоА

Конечным продуктом β-окисления четных жирных кислот является ацетил-КоА , входная молекула цикла трикарбоновых кислот . ^[3] Если жирная кислота представляет собой цепь с нечетным номером, конечным продуктом β-окисления будет пропионил-КоА. Этот пропионил-КоА преобразуется в промежуточный метилмалонил-КоА и, в конечном итоге, в сукцинил-КоА, который также входит в цикл ТСА.

См. также

Обратный транспорт холестерина

Ссылки

^ Фудзита, Ясутаро; Мацуока, Хироши; Хироока, Кадзутакэ (ноябрь 2007 г.). «Регуляция обмена жирных кислот у бактерий» . Молекулярная микробиология . 66 (4): 829–839. дои : 10.1111/j.1365-2958.2007.05947.x . ISSN 0950-382X . ПМИД 17919287 . S2CID 43691631 .
^ Новак, Джон Т.; Карлсон, Дейл А. (1970). «Кинетика анаэробного разложения длинноцепочечных жирных кислот» . Журнал (Федерация по контролю за загрязнением воды) . 42 (11): 1932–1943. ISSN 0043-1303 . JSTOR 25036816 .
^ Гепферт, Саймон; Пуарье, Ив (1 июня 2007 г.). «β-окисление при деградации жирных кислот и не только» . Современное мнение в области биологии растений . Физиология и обмен веществ. 10 (3): 245–251. дои : 10.1016/j.pbi.2007.04.007 . ISSN 1369-5266 . ПМИД 17434787 .

[1] Фудзита, Ясутаро; Мацуока, Хироши; Хироока, Кадзутакэ (ноябрь 2007 г.). «Регуляция обмена жирных кислот у бактерий» . Молекулярная микробиология . 66 (4): 829–839. дои : 10.1111/j.1365-2958.2007.05947.x . ISSN 0950-382X . ПМИД 17919287 . S2CID 43691631 .

[2] Новак, Джон Т.; Карлсон, Дейл А. (1970). «Кинетика анаэробного разложения длинноцепочечных жирных кислот» . Журнал (Федерация по контролю за загрязнением воды) . 42 (11): 1932–1943. ISSN 0043-1303 . JSTOR 25036816 .

[3] Гепферт, Саймон; Пуарье, Ив (1 июня 2007 г.). «β-окисление при деградации жирных кислот и не только» . Современное мнение в области биологии растений . Физиология и обмен веществ. 10 (3): 245–251. дои : 10.1016/j.pbi.2007.04.007 . ISSN 1369-5266 . ПМИД 17434787 .

[1]

[2]

[3]