Glicerina și acizii grași formați ca urmare a hidrolizei triacilglicerolului (vezi figura 7) sunt implicați într-un alt mod de descompunere - oxidare.
Oxidarea glicerinei
Glicerina este implicată în celula citoplasmatică în procesul de glicoliză.
În primul rând, glicerina cu participarea enzimei glicerofosfat kinază (transferază) este transformată în fosfat de glicerol. Acesta din urmă, sub acțiunea a-glicerol fosfat dehidrogenazei (oxidoreductază) dependentă de NAD +, este transformată în fosfodiesteroxiacetonă:
Fosfodioxiacetona, fiind un metabolit comun al glicolizei, este izomerizată în aldehidă 3-fosfoglicerol și este încorporată în calea metabolică (glicoliză) la PVK. Acidul piruvic, transformat în acetil-CoA, este complet oxidat în ciclul Krebs la CO2. H2O și eliberarea ATP.
Oxidarea acizilor grași
F. Knopoff a sugerat că oxidarea moleculei de acid gras în țesuturile organismelor vii are loc în poziția . Ca rezultat, fragmentele cu două atomi de carbon din gruparea carboxil sunt separate de molecula de acid gras. Procesul de oxidare a acizilor grași constă în următoarele etape:
Activarea acizilor grași. Ca și prima etapă a glicolizei zaharurilor înainte de oxidare, acizii grași suferă de activare. Această reacție are loc pe suprafața exterioară a membranei mitocondriale, cu participarea ATP, a coenzimelor A (HC-CoA) și a ionilor Mg2 +. Reacția este catalizată de sintetază acil-CoA. Ca rezultat al reacției, se formează acil-CoA, care este forma activă a acidului gras, AMP și PPi (H4 P2O7).
Transportul acizilor grași în mitocondrii. Koenzimnaya acidă formă gras acid gras la fel ca liber nu are capacitatea de a pătrunde în mitocondriile, unde, de fapt, are loc oxidarea lor, un purtător de acizi grași activați prin membrana mitocondrială internă servește carnitină (-trimetilamino--hidroxibutil-rat ):
După trecerea prin acilcarnitinei membranei mitocondriale se produce reacții negative - acilcarnitinei divizarea cu participarea HS-CoA și aciltransferaza carnitină mitocondrială:
Mai mult, acil-CoA din mitocondrie suferă o oxidare .
Ca rezultat al acestui procedeu, fragmentele bifaiale sub formă de acetil-CoA sunt scindate succesiv de la capătul carboxil al lanțului carbon al acidului gras și scurtarea corespunzătoare a lanțului de acizi grași este:
Acid gras cu un număr par de atomi de carbon
În matricea mitocondriilor, oxidarea -acil-CoA se efectuează ca urmare a unei succesiuni repetate de patru reacții (Figura 8).
1) oxidarea cu participarea acil-CoA dehidrogenazei (dehidrogenază dependentă de FAD);
2) hidratarea catalizată de hidrataza enoil-CoA;
3) a doua oxidare sub acțiunea 3-hydroxyacyl-CoA dehidrogenaza (NAD-dependente dehidrogenaze);
4) tiolază cu participarea acetil-CoA-aciltransferazei.
Setul acestor patru secvențe de reacții este un ciclu de oxidare a β-acidului gras (vezi figura 8).
Rezultată acetil-CoA este oxidat în ciclul Krebs, și acil-CoA scurtat cu doi atomi de carbon, din nou, merge în mod repetat tot drumul -oxidare până la formarea butiril-CoA (compus 4-carbon), care este ultima etapă -oxidare bifurcă pe două molecule de acetil-CoA.
In oxidarea unui acid gras având atomi de carbon n are loc cicluri -oxidare n2-1 (adică, un ciclu este mai mică decât n2, deoarece oxidarea butiril-CoA are loc imediat formarea a două molecule de acetil-CoA ) și totul va fi moleculele NDF2 ale acetil-CoA.
De exemplu, în procesul de oxidare a acidului palmitic (C16) 16,72-1 = se repetă ciclurile de oxidare și se formează 16,52 = 8 molecule de acetil-CoA.
Balanța energetică. Pentru fiecare ciclu de oxidare , se formează o moleculă de FADH2 (vezi figura 8, reacția 1) și o moleculă de NADH + H + (reacția 3). Acestea din urmă în procesul de oxidare în lanțul respirator și fosforilarea asociată dau: molecule FADH2 - 2 ale ATP și NADH + H + - 3 molecule de ATP, adică în suma pentru un ciclu se formează 5 molecule ATP. Când se oxidează acidul palmitic, se formează 5 ... 7 = 35 molecule ATP. In timpul -acid palmitic format prin oxidarea 8 molecule de acetil-CoA, fiecare dintre acestea, „ardere“, în ciclul Krebs randamentele 12 molecule de ATP și 8 molecule vor 128 = 96 molecule ATP.
Astfel, în oxidarea completă a acidului palmitic se formează molecule 35 + 96 = 131 ATP. Luând în considerare o moleculă ATP, cheltuită la început pentru a activa acidul gras, randamentul total de energie pentru oxidarea completă a unei molecule de acid palmitic este de 131-1 = 130 molecule ATP.
Cu toate acestea, acidul acetil-CoA format ca rezultat al oxidării nu poate fi oxidat doar în CO2. H2O, ATP, care intră în ciclul Krebs, dar se utilizează pentru sinteza colesterolului. precum și carbohidrații în ciclul glioxilat.
Figura 8 - Schema de oxidare a acizilor grași
Ciclul glicoxilat este specific doar pentru plante și bacterii, este absent în organismele animale. Acest proces de sinteză a carbohidraților din grăsimi este descris în detaliu în instrucțiunile metodice (8).
Oxidarea acizilor grași nesaturați
Olele, acizii linoleici și linolenic, care sunt cele mai importante componente ale acilglicerolilor, suferă, de asemenea, oxidare . Oxidarea acestor acizi grași nesaturați, în principiu, are loc în același mod ca și oxidarea acizilor grași saturați, dar cu unele particularități.
In oxidarea acidului oleic (care conține o dublă legătură) din cele trei cicluri -oxidare (Fig. 8), format din 3 molecule de acetil-CoA și acizi grași nesaturați cu 12 atomi de carbon, cu legătură cis dublă între 3 și atomii de carbon a 4 .
Faptul că formează acid gras nesaturat cu 12 carbon trebuie să intre din nou în calea -oxidare, dar legăturile duble ale acizilor grași nesaturați naturali au o configurație cis și pri-oxidarea acizilor grași saturați dublele legături au o configurație trans. Mai mult decât atât, prin îndepărtarea secvențială trei fragmente Două carbon (acetil-CoA) la prima dublă legătură daet 3,4 - acil-CoA (localizarea dublei legături între 3 și 4 atomi de carbon) și ne 2,3 - acil-CoA , care este un produs intermediar pentru oxidarea acizilor grași saturați. Prin urmare, în țesuturi există o enzimă care mută dubla legătură din poziția 3-4 în poziția 2-3 și, de asemenea, modifică configurația dublei legături de la poziția cis la trans.
Această enzimă a fost denumită: 3,4-cis → 2,3-trans-enoil-CoA izomerază
2,3-trans-enoil-CoA rezultat este inclus în calea de oxidare (vezi figura 8) în stadiul de hidratare (2).
Ca urmare a oxidării complete a acidului oleic, se formează 9 (6 + 3) molecule de acetil-CoA, care sunt incluse în ciclul Krebs și "ard" la CO2. H2O cu formarea de energie.
Oxidarea acizilor grași cu un număr impar de atomi de carbon
Majoritatea lipidelor naturale conțin acizi grași cu un număr par de atomi de carbon, dar acizii grași cu un număr impar de atomi de carbon sunt prezenți în lipidele multor plante și al unor organisme marine.
S-a descoperit că acizii grași cu un număr impar de atomi de carbon sunt oxidați în același mod ca și acizii grași cu un număr par de atomi de carbon, cu singura diferență că în etapa finală de divizare (-oxidare) format de o moleculă de propionil-CoA și o moleculă de acetil -CoA și nu 2 molecule de acetil-CoA (Figura 8)? ca în cazul "oxidării acizilor grași cu un număr par de atomi de carbon:
Figura 9 - Schema de oxidare a -acizilor grași cu un număr impar
Propionil-CoA, care este unul dintre produsele finale ale oxidării -acizilor grași cu un număr impar de atomi de carbon, este transformat în succinil CoA prin două reacții consecutive.
Reacția de carboxilare a propionil:
2. Reacția rearanjării intramoleculare:
Succinil-CoA este utilizat în continuare prin introducerea în ciclul Krebs:
Dar, cu trecerea tuturor acestor reacții, succinil-CoA la pike ciclului Krebs nu există nici o oxidare complet la CO2 și H2O Pentru acest oxaloacetat format printr-o serie de reacții secvențiale este transformată într-acetil-CoA, care, intrând în ciclul Krebs, este complet „ars“ la CO2. H2O și eliberarea de energie.
Conversia oxaloacetatului la acetil-CoA
1) Oxaloacetatul format este localizat în mitocondrii. Membrana mitocondrială este impermeabilă pentru oxaloacetatul rezultat. Acesta din urmă, în mitocondrie, este restabilit la acidul malic:
Reacția continuă cu participarea malatedehidrogenazei madocondriale NAD dependentă. Acidul malic rezultat este ușor iese mitocondrii în citoplasma celulei și re-oxidat la oxaloacetică acidă implicând citoplasmatic malat dehidrogenază dependentă de NAD:
2) Conversia oxaloacetatului în fosfoenolpiruvat apare în citoplasma celulei:
3) fosfoenolpiruvat rezultat (PEP) prin glicoliză este convertit în STC și piruvat decarboxilarea oxidativa acetil-CoA, care intră în ciclul Krebs, este complet oxidat la CO2 și H2O, cu eliberarea de energie.
Având în vedere cele de mai sus, se poate vedea că propionilul format este în cele din urmă transformat în acetil-CoA și oxidat în ciclul Krebs. Astfel, toți acizii grași ca rezultat al oxidării sunt transformați în acetil-CoA, care "arde" în ciclul Krebs.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: