100 RUR bonus la prima comandă

Selectați tipul de lucru Munca de absolvent Lucru de curs Rezumat Teză de master Raport de practică Articol Raport Revizuire Examinare Monografie Rezolvarea problemelor Plan de afaceri Răspunsuri la întrebări Munca creativa Eseuri Desen Eseuri Traducere Prezentări Dactilografiere Altele Creșterea unicității textului Teză de doctorat Lucrări de laborator Ajutor online

Aflați prețul

Acizii grași sunt atât acizi carboxilici superiori saturați, cât și nesaturați, al căror lanț de hidrocarburi conține mai mult de 12 atomi de carbon... În organism, oxidarea acizi grași Este un proces extrem de important și poate fi direcționat către atomii de carbon α, β și ω ai moleculelor de acid carboxilic. Dintre aceste procese, β-oxidarea apare cel mai frecvent. S-a stabilit că oxidarea acizilor grași are loc la nivelul ficatului, rinichilor, mușchilor scheletici și cardiaci, în țesutul adipos. În țesutul cerebral, rata de oxidare a acizilor grași este foarte scăzută; principala sursă de energie din țesutul cerebral este glucoza.

În 1904, F. Knoop a emis ipoteza β-oxidării acizilor grași pe baza experimentelor privind hrănirea câinilor cu diverși acizi grași în care un atom de hidrogen din grupul metil terminal (ω-atomul de carbon) a fost înlocuit cu radicalul (С6Н5– ).

Acizii grași găsiți în grăsimile naturale la animale și plante au un număr par de atomi de carbon. Orice astfel de acid din care o pereche de atomi de carbon este scindată trece în cele din urmă prin etapa acidului butiric. După următoarea β-oxidare, acidul butiric devine acetoacetic. Acesta din urmă este apoi hidrolizat la două molecule de acid acetic. Teoria β-oxidării acizilor grași, propusă de F. Knoop, a servit în mare măsură drept bază pentru conceptele moderne despre mecanismul oxidării acizilor grași.

β-oxidarea acizilor grași... Acizii carboxilici formați în timpul hidrolizei grăsimilor suferă β-oxidare în mitocondrii, unde intră sub forma acil-coenzimelor A corespunzătoare. β-oxidarea este de 4 ORP consecutiv.

eu reactionez. Dehidrogenare

// dehidrogenază /

С15Н31 - СН2 - СН2 - С + FAD С = С + FAD (2Н)

ЅKoA N SOЅKoA

Sterilcoenzima A este tranzizomerul sterilcoenzimei A

ІІ reacție Hidratarea

/hidrataza //

C = C + H2O C15H31 - CH - CH2 - C

N SOЅKoA OH ЅKoA

Izomer trans al sterilcoenzimei A Izomer L al acidului β-hidroxicarboxilic

III reactie Dehidrogenare

// dehidrogenază //

С15Н31 - СН - СН2 - С + PESTE + С15Н31 - С - СН2 - С + NADH + Н +

OH ЅKoA O ЅKoA

acid β-oxo

Reacție IV. Despică

// tiolaza // //

С15Н31 - С - СН2 - С + НЅКоА С15Н31 - С СН3 - С

Despre ЅKoA ЅKoA ЅKoA

Palmitocoenzima A Acetilcoenzima A

Nou în ciclul Krebs pentru

β-oxidarea finalului

oxidare

la CO2 și H2O

Cele patru reacții considerate ale procesului de β-oxidare reprezintă un ciclu în timpul căruia lanțul de carbon este scurtat cu doi atomi de carbon. Palmitocoenzima A suferă din nou β-oxidare, repetând acest ciclu. În timpul β-oxidării unei molecule de acid stearic, se formează 40 de molecule de ATP, inclusiv ciclul Krebs, care oxidează moleculele de acetil coenzima A - 146 ATP rezultate. Aceasta indică importanța proceselor de oxidare a acizilor grași din punct de vedere al energiei organismului.

α-Oxidarea acizilor grași. La plante, sub acțiunea enzimelor, acizii grași sunt oxidați la atomul de carbon α - α-oxidare. Acesta este un ciclu de două reacții.

eu reactionez constă în oxidarea unui acid gras cu peroxid de hidrogen cu participarea peroxidazei corespunzătoare la aldehida și CO2 corespunzătoare.

peroxidaza //

R - CH2 - COOH + 2 H2O2 R - C + CO2

Ca rezultat al acestei reacții, lanțul de carbon este scurtat cu un atom de carbon.

ІІ reacție constă în hidratarea și oxidarea aldehidei formate la acidul carboxilic corespunzător sub acțiunea aldehiddehidrogenazei cu forma oxidată NAD+:

// aldehidă- //

R - C + H2O + NAD + dehidrogenază R - C + NAD (H) + H +

Ciclul de α-oxidare este caracteristic doar plantelor.

ω-Oxidarea acizilor grași.În ficatul animalelor și la unele microorganisme, există un sistem enzimatic care asigură ω-oxidarea, adică. oxidare la grupa terminală СН3. În primul rând, sub acțiunea monooxigenazei, are loc hidroxilarea cu formarea unui acid ω-hidroxi:

ω monooxigenază

CH3 - R - COOH + "O" HOCH2 - R - COOH

HOCH2 - R - COOH + H2O + 2NAD + dehidrogenază HOOC - R - COOH + 2 NAD (H) + 2H +

acid ω-dicarboxilic

Acidul ω-dicarboxilic rezultat este scurtat la fiecare capăt printr-o reacție de β-oxidare.

Dacă acidul carboxilic are ramuri, atunci oxidarea sa biologică se oprește, ajungând la punctul de ramificare a lanțului.

Carbohidrații reprezintă cea mai mare parte a dietei umane și asigură o parte semnificativă a nevoilor de energie ale organismului. La alimentatie echilibrata cantitatea zilnică de carbohidrați este în medie de 4 ori mai mare decât cantitatea de proteine ​​și grăsimi.

Rolul carbohidraților în nutriție:

1. Carbohidrații efectuează funcția energetică. Când 1 g de carbohidrați este oxidat, se eliberează 4,1 kcal de energie. Glucoza, în care se descompune cea mai mare parte a carbohidraților, este principalul substrat energetic al organismului.

2. Activitatea muscularăînsoţită de un consum semnificativ de glucoză. În timpul muncii fizice, carbohidrații sunt consumați în primul rând și numai atunci când rezervele lor (glicogen) sunt epuizate, grăsimile sunt incluse în schimb.

3. Carbohidrații sunt esențiali pentru funcționarea normală sistem nervos central, ale căror celule sunt foarte sensibile la lipsa de glucoză din sânge.

4. Carbohidrații efectuează functie structurala. Carbohidrații simpli servesc ca sursă de formare a glicoproteinelor, care formează baza țesutului conjunctiv.

5. Sunt implicați carbohidrații în metabolismul proteinelor și grăsimilor. Grăsimile pot fi formate din carbohidrați.

6. Carbohidrați origine vegetală(celuloză, substanțe pectinice) stimulează motilitatea intestinală, contribuie la eliminarea produselor toxice care se încălzesc în acesta.

Surse carbohidrații sunt în principal produse vegetale,în special produse din făină, cereale, dulciuri. În majoritatea alimentelor, carbohidrații se prezintă sub formă de amidon și într-o măsură mai mică sub formă de dizaharide (lapte, sfeclă de zahăr, fructe și fructe de pădure). Pentru o mai bună absorbție a carbohidraților, este necesar ca majoritatea acestora să intre în organism sub formă de amidon.

Amidonul este descompus treptat în tractul gastrointestinal până la glucoză, care intră în sânge în porții mici, ceea ce îi îmbunătățește utilizarea și menține un nivel constant de zahăr din sânge. Odată cu introducerea simultană a unor cantități mari de zaharuri, concentrația de glucoză din sânge crește brusc și începe să fie excretată în urină. Cele mai favorabile condiții sunt considerate atunci când 64% din carbohidrați sunt consumați sub formă de amidon, iar 36% sub formă de zaharuri.

Rata de consum carbohidrații depinde de intensitatea travaliului. În timpul muncii fizice, sunt necesari carbohidrați Mai mult... În medie, 1 kg de greutate corporală necesită 4-6-8 g de carbohidrați pe zi, adică de aproximativ 4 ori mai mult decât proteinele și grăsimile.

Aportul excesiv de carbohidrați poate duce la obezitate și suprasolicitare gastrointestinală excesivă. hrana vegetala bogata in carbohidrati, de obicei mai voluminoasa, provoaca senzatie de greutate, afecteaza digestibilitatea generala a alimentelor.

Lipsa carbohidrațilorîn alimente este, de asemenea, nedorită din cauza riscului de a dezvolta stări hipoglicemice. Deficiența de carbohidrați, de regulă, este însoțită de slăbiciune generală, somnolență, pierderi de memorie, performanță psihică și fizică, dureri de cap, scăderea absorbției de proteine, vitamine, acidoză etc. În acest sens, cantitatea de carbohidrați din dieta zilnică nu ar trebui să să fie mai mică de 300 g

Grupul carbohidraților este strâns legat de substanțele care se găsesc în majoritatea produselor vegetale care sunt slab absorbite de organismul uman - substanțe pectinice (glucide nedigerabile) și fibre.

Substanțele pectinice sunt gelificanti vegetali cu capacitate mare de absorbtie (absorbtie). Au un efect benefic în tratarea bolilor sistemului digestiv, arsurilor și ulcerelor și au, de asemenea, capacitatea de a neutraliza unele substanțe toxice (în special eliminând activ sărurile metalelor grele, precum compușii plumbului, din organism).

Există multe substanțe pectinice în portocale, mere, coacăze negre și alte fructe și fructe de pădure.

Celuloză(alte denumiri - vegetale aspre, sau nedigerabile, sau alimente, sau dietetice, fibre) este o polizaharidă care face parte din membranele celulare masive ale hranei vegetale. Are o structură fibroasă, destul de grosieră.

Sursele obișnuite de fibre alimentare sunt tărâțele, pâinea, cerealele (în special hrișca și ovăzul). Cantități mari se găsesc în multe legume, fructe, frunze și tulpini de plante; mai ales mult – în cojile boabelor și în coaja fructului. La conservarea legumelor și fructelor, fibrele alimentare sunt complet conservate (cu excepția sucurilor fără pulpă).

Neavând un conținut ridicat de calorii, majoritatea legumelor și fructelor, cu toate acestea, datorită conținutului ridicat de carbohidrați nedigerabili, contribuie la o senzație de sațietate rapidă și destul de persistentă: deoarece fibrele alimentare au capacitatea de a absorbi mult lichid, se umflă în stomacul, umple o parte din volumul său - și, ca urmare, saturația este mai rapidă. Fibrele în sine nu transportă o singură calorie în organism.

Valoarea fibrelor constă în faptul că, fiind o componentă destul de voluminoasă a alimentației zilnice, acestea nu sunt digerate de organismul uman. Prezența unei cantități mari de fibre reduce ușor digestibilitatea globală a alimentelor. Cu toate acestea, absența sa completă afectează negativ și activitatea tractului gastrointestinal.

Fibrele determină peristaltismul corect (mișcarea pereților) intestinului și, prin urmare, facilitează mișcarea alimentelor prin canalul digestiv și eliminarea nutrienților nedigerați din organism.

Cantitatea potrivită de fibre din alimente este furnizată de combinația potrivită de produse animale și vegetale în dieta zilnică.

Odată descompuse, fibrele, ca și alte polizaharide, se transformă în zaharuri. Cu toate acestea, nu există enzime în tractul digestiv uman care ar putea duce la o astfel de defalcare. Doar o mică parte din acesta poate fi digerată sub influența microorganismelor din intestine, în timp ce cea mai mare parte este îndepărtată din organism neschimbată. Din cauza acestei inutilități externe, fibrele și pectinele sunt numite substanțe de balast.

Substanțele de balast îndeplinesc și ele o funcție importantă în procesul de digestie: fibrele sunt fermentate de bacteriile intestinale și ajută literalmente la măcinarea alimentelor; iritând terminațiile nervoase ale pereților intestinali, acestea cresc peristaltismul. Dacă alimentele sunt sărace în substanțe de balast, activitatea motrică intestinală este perturbată, de aceea, pentru a evita aceste tulburări, se recomandă utilizarea alimentelor grosiere bogate în fibre.

În plus, fibrele alimentare au capacitatea de a stimula metabolismul, deoarece fibrele împiedică absorbția toxinelor din alimente sau formate în timpul procesării lor și servesc ca un fel de paniculă: mișcându-se de-a lungul tractului digestiv, iau cu ele tot ceea ce a aderat. pereții și scoateți din corp.

Un alt avantaj al fibrelor alimentare este că au tendința de a scădea nivelul de colesterol endogen (acesta este genul de colesterol care nu ajunge la noi cu alimente, ci este produs de organismul însuși în ficat din acizii biliari care intră în ficat din intestinele).

Hemiceluloza: precum fibrele sau celuloza, fac parte din pereții celulari ai produselor din cereale, iar cantități mici se găsesc în pulpa fructelor și legumelor. Este capabil să rețină apa și să lege metalele.

Oxidarea acizilor grași (beta oxidare). Rol Hs – Ko în acest proces. Energia oxidării complete a acidului steoric la CO 2 c H 2 O ... Calculați cantitatea de molecule de ATP formate în timpul oxidării.

Activarea FA are loc în citoplasmă, în timp ce beta-oxidarea are loc în mitocondrii.

Acyl-CoA nu poate trece prin membrana mitocondrială. Prin urmare, există un mecanism special pentru transportul FA din citoplasmă la mitocondrii cu participarea substanței "carnitină". În membrana interioară a mitocondriilor există o proteină specială de transport care asigură transportul. Datorită acestui fapt, acilcarnitina pătrunde cu ușurință în membrana mitocondrială.

Din punct de vedere structural, carnitina aciltransferazele citoplasmatice și mitocondriale sunt diferite; diferă unele de altele prin caracteristicile lor cinetice. Vmax al acilcarnitin transferazei citoplasmatice este mai mic decât Vmax al enzimei mitocondriale și, de asemenea, mai mic decât Vmax al enzimelor de β-oxidare. Prin urmare, acilcarnitin transferaza citoplasmatică este o enzimă cheie în descompunerea acizilor grași.

Dacă un acid gras intră în mitocondrii, atunci acesta va suferi în mod necesar catabolism la acetil-CoA.

Cel mai compact „combustibil” care satisface nevoile energetice ale organismului sunt acizii grași, care este determinat de particularitățile structurii lor chimice. La 1 mol, oxidarea completă a acizilor grași eliberează de câteva ori mai multă energie chimică utilizabilă decât oxidarea carbohidraților; de exemplu, oxidarea a 1 mol de acid palmitic produce 130 moli de ATP, în timp ce oxidarea a 1 mol de glucoză produce 38 moli de ATP. Pe unitate de greutate, producția de energie diferă, de asemenea, de mai mult de două ori (9 kcal la 1 g de grăsime față de 4 kcal la 1 g de carbohidrați sau proteine). Acest randament energetic ridicat se bazează pe același motiv care face din benzină, petrol și alte produse petroliere un combustibil atât de eficient pentru generarea de energie termică și mecanică, și anume gradul ridicat de reducere a carbonului în lanțurile lungi de alchil. Partea principală a moleculei de acid gras constă din unități repetate (CH2) n, adică o structură care este îmbogățită la maximum în hidrogen. După cum am văzut din prezentarea anterioară, energia stocată în cursul proceselor oxidative biologice se formează în principal în legătură cu transferul controlat de electroni din atomii de hidrogen din lanțul respirator, cuplat cu fosforilarea ADP la ATP. Deoarece acizii grași sunt formați în principal din carbon și hidrogen și, astfel, conțin semnificativ mai puțini atomi de oxigen decât carbohidrații, oxidarea acizilor grași este însoțită de absorbția proporțional de mai mult oxigen și, prin urmare, de formarea mai multor ATP în timpul fosforilării oxidative.

S-a constatat că oxidarea acizilor grași se desfășoară cel mai intens în ficat, rinichi, mușchii scheletici și cardiaci, în țesutul adipos. În țesutul cerebral, rata de oxidare a acizilor grași este foarte scăzută, deoarece principala sursă de energie din țesutul cerebral este glucoza.

β-oxidarea este o cale specifică a catabolismului acizilor grași, în care 2 atomi de carbon sunt separați succesiv de capătul carboxil al acidului gras sub formă de acetil-CoA. Calea metabolică - β-oxidarea - este numită astfel deoarece reacțiile de oxidare a acizilor grași au loc la atomul de carbon β. Reacțiile de β-oxidare și oxidarea ulterioară a acetil-CoA în CTX sunt una dintre principalele surse de energie pentru sinteza ATP prin mecanismul fosforilării oxidative. β-oxidarea acizilor grași are loc numai în condiții aerobe.

Activarea acizilor grași

Înainte de a intra în diferite reacții, acizii grași trebuie activați, adică. legate printr-o legătură de înaltă energie cu coenzima A:

RCOOH + HSKoA + ATP → RCO ~ CoA + AMP + PPi.

Reacția este catalizată de enzima acil-CoA sintetaza. Pirofosfatul eliberat în timpul reacției este hidrolizat de enzima pirofosfatază: Н 4 Р 2 О 7 + Н 2 О → 2 Н 3 РО 4.

Eliberarea de energie în timpul hidrolizei legăturii de înaltă energie a pirofosfatului deplasează echilibrul reacției spre dreapta și asigură completitatea reacției de activare.

Acil-CoA sintetaza sunt localizate atât în ​​citosol cât și în matricea mitocondrială. Aceste enzime diferă ca specificitate pentru acizii grași cu lungimi diferite de lanț de hidrocarburi. Acizii grași cu lanț scurt și mediu (4 până la 12 atomi de carbon) pot difuza în matricea mitocondrială. Activarea acestor acizi grași are loc în matricea mitocondrială. Acizii grași cu lanț lung, care sunt predominanți în corpul uman (12 până la 20 de atomi de carbon), sunt activați de sintetazele acil-CoA situate pe membrana mitocondrială exterioară.

Descompunerea acizilor grași activați are loc în conformitate cu ipoteza b - oxidare F. Knoop, propus în 1904 b - oxidarea are loc în interiorul mitocondriilor

β- Oxidarea acizilor grași- o cale specifică a catabolismului acizilor grași, care apare în matricea mitocondrială doar în condiții aerobe și se termină cu formarea acetil-CoA. Hidrogenul din reacțiile de β-oxidare intră în CPE, iar acetil-CoA este oxidat în ciclul citratului, care furnizează și hidrogen pentru CPE. Prin urmare, β-oxidarea acizilor grași este cea mai importantă cale metabolică care asigură sinteza ATP în lanțul respirator.

β-oxidarea începe cu dehidrogenarea acil-CoA de către acil-CoA dehidrogenază dependentă de FAD cu formarea unei duble legături între atomii de carbon α și β din produsul de reacție, enoil-CoA. Coenzima FADH 2 redusă în această reacție transferă atomii de hidrogen către CPE către coenzima Q. Ca rezultat, sunt sintetizate 2 molecule de ATP (Fig. 8-27). În următoarea reacție de p-oxidare, se adaugă o moleculă de apă la locul dublei legături în așa fel încât gruparea OH să fie situată la atomul de carbon β al acilului, formând β-hidroxiacil-CoA. Apoi β-hidroxiacil-CoA este oxidat de dehidrogenaza dependentă de NAD+. NADH redus, fiind oxidat în CPE, furnizează energie pentru sinteza a 3 molecule de ATP. β-cetoacil-CoA rezultat este supus clivajului tiolitic de către enzima tiolază, deoarece la locul rupturii comunicare C-C prin atomul de sulf se adaugă o moleculă de coenzimă A. Ca rezultat al acestei secvențe de 4 reacții, un reziduu cu două atomi de carbon, acetil-CoA, este separat de acil-CoA. Acidul gras, scurtat cu 2 atomi de carbon, suferă din nou reacții de dehidrogenare, hidratare, dehidrogenare și eliminare a acetil-CoA. Această secvență de reacții este denumită în mod obișnuit „ciclul de β-oxidare”, ceea ce înseamnă că aceleași reacții sunt repetate cu un radical de acid gras până când tot acidul este transformat în resturi de acetil.

β - Oxidarea acizilor grași.

Procesul de b-oxidare este ciclic. Pentru fiecare revoluție a ciclului, 2 atomi de carbon sunt despărțiți de acidul gras sub forma unui reziduu de acetil.

După aceea, acil-CoA scurtat cu 2 atomi de carbon suferă din nou oxidare (intră într-un nou ciclu de reacții de b-oxidare). Acetil-CoA rezultat poate intra în continuare în ciclul acidului tricarboxilic.Este necesar să se poată calcula randamentul energetic în timpul descompunerii acizilor grași. Formula prezentata este valabila pentru orice acid gras saturat care contine n atomi de carbon.Se produce mai putin ATP atunci cand acizii grasi nesaturati sunt descompunati. Fiecare legătură dublă dintr-un acid gras reprezintă o pierdere a 2 molecule de ATP. b-oxidarea este cea mai intensă în țesutul muscular, rinichi și ficat. Ca rezultat al b-oxidării FA, se formează Acetil-CoA. Viteza de oxidare este determinată de viteza proceselor de lipoliză. Accelerarea lipolizei este caracteristică stării de foame de carbohidrați și a muncii musculare intense. Accelerarea oxidării b este observată în multe țesuturi, inclusiv în ficat. Ficatul produce mai mult acetil-CoA decât are nevoie. Ficatul este un „organ altruist” și, prin urmare, ficatul trimite glucoză către alte țesuturi.

Ficatul caută să-și trimită propriul Acetil-CoA către alte țesuturi, dar nu poate, deoarece membranele celulare sunt impenetrabile pentru Acetil-CoA. Prin urmare, în ficat din Acetil-CoA se sintetizează substanțe speciale, care se numesc „corpi cetonici”. Corpii cetonici sunt o formă specială de transport a acetil-CoA.

Molecula de acid gras este descompusă în mitocondrii prin scindarea treptată a fragmentelor cu două atomi de carbon sub formă de acetil coenzima A (acetil-CoA).

С17Н35СООН + 26 О2 = 18 СО2 + 18 Н2О.

când acidul stearic este oxidat, celula va primi 146 de molecule de ATP.

Procesul de oxidare a acizilor grași constă din următoarele etape principale.

Activarea acizilor grași. Acidul gras liber, indiferent de lungimea lanțului de hidrocarburi, este inert metabolic și nu poate suferi nicio transformare biochimică, inclusiv oxidare, până la activare. Activarea acizilor grași are loc pe suprafața exterioară a membranei mitocondriale cu participarea ionilor ATP, coenzimei A (HS-KoA) și Mg 2+. Reacția este catalizată de enzima acil-CoA sintetaza:

Ca rezultat al reacției, se formează acil-CoA, care este forma activă a unui acid gras.

Prima etapă de dehidrogenare. Acyl-CoA din mitocondrii suferă în primul rând dehidrogenare enzimatică, în timp ce acil-CoA pierde 2 atomi de hidrogen în pozițiile α și β, transformându-se într-un ester CoA al unui acid nesaturat.

Etapa de hidratare. Acil-CoA nesaturat (enoil-CoA), cu participarea enzimei enoil-CoA hidrazăza, atașează o moleculă de apă. Ca rezultat, se formează β-hidroxiacil-CoA (sau 3-hidroxiacil-CoA):

A doua etapă de dehidrogenare. P-hidroxiacil-CoA (3-hidroxiacil-CoA) format este apoi deshidratat. Această reacție este catalizată de dehidrogenaze dependente de NAD+:

Reacția tiolazei. este scindarea 3-oxoacil-CoA cu gruparea tiol a celei de-a doua molecule de CoA. Ca rezultat, se formează acil-CoA trunchiat de doi atomi de carbon și un fragment cu două atomi de carbon sub formă de acetil-CoA. Această reacție este catalizată de acetil-CoA-aciltransferaza (β-cetotiolaza):

Acetil-CoA format suferă oxidare în ciclul acidului tricarboxilic, iar acil-CoA, scurtat cu doi atomi de carbon, parcurge din nou întreaga cale de β-oxidare de multe ori până la formarea butiril-CoA (compus cu 4 atomi de carbon), care la rândul său este oxidat până la 2 molecule de acetil-CoA.

Bilanțul energetic. Fiecare ciclu de β-oxidare produce o moleculă FADH 2 și o moleculă NADH. Acestea din urmă, în procesul de oxidare în lanțul respirator și de fosforilare asociată, dau: FADH 2 - 2 molecule ATP și NADH - 3 molecule ATP, i.e. în total, se formează 5 molecule de ATP într-un ciclu. Când acidul palmitic este oxidat, se formează 5 x 7 = 35 molecule de ATP. În procesul de β-oxidare a acidului palmitic, se formează 8 molecule de acetil-CoA, fiecare dintre acestea, „arzând” în ciclul acidului tricarboxilic, dă 12 molecule de ATP, iar 8 molecule de acetil-CoA dau 12 x 8 = 96 ATP. molecule.

Astfel, în total, odată cu β-oxidarea completă a acidului palmitic, se formează 35 + 96 = 131 molecule de ATP. Luând în considerare o moleculă de ATP, cheltuită la început pentru formarea formei active de acid palmitic (palmitoil-CoA), randamentul total de energie la oxidarea completă a unei molecule de acid palmitic în condițiile unui corp animal va fi de 131. - 1 = 130 molecule de ATP.

Moleculă de acid gras Este împărțit în mitocondrii prin scindarea treptată a fragmentelor cu două atomi de carbon sub formă de acetil coenzima A (acetil-CoA).
Rețineți că primul etapa de beta oxidare este interacțiunea unei molecule de acid gras cu coenzima A (CoA) pentru a forma un acid gras acil-CoA. În ecuațiile 2, 3 și 4, carbonul beta (al doilea carbon din dreapta) al acidului gras acil-CoA interacționează cu molecula de oxigen, oxidând astfel carbonul beta.

În partea dreaptă a ecuației 5 parte cu doi atomi de carbon a moleculei scindată, formând acetil-CoA, eliberată în lichidul extracelular. În același timp, o altă moleculă de CoA interacționează cu capătul părții rămase a moleculei de acid gras, formând din nou acidul gras acil-CoA. Molecula de acid gras însăși în acest moment devine mai scurtă cu 2 atomi de carbon, deoarece primul acetil-CoA s-a separat deja de terminalul său.

Apoi aceasta s-a scurtat moleculă de acid gras acil-CoA eliberează încă 1 moleculă de acetil-CoA, ceea ce duce la scurtarea moleculei originale de acid gras cu încă 2 atomi de carbon. Pe lângă eliberarea de molecule de acetil-CoA din moleculele de acizi grași, în timpul acestui proces sunt eliberați 4 atomi de carbon.

Oxidarea acetil-CoA... Moleculele de acetil-CoA formate în mitocondrii în timpul procesului de beta-oxidare a acizilor grași intră imediat în ciclu acid citricși, interacționând în primul rând cu acidul oxalic-acetic, formează acid citric, care este apoi oxidat cu ajutorul acidului chemoosmotic. sisteme de oxidare mitocondrială. Randamentul net al reacției ciclului acidului citric per 1 moleculă de acetil-CoA este:
CH3COCoA + Acid oxalic-acetic + 2H20 + ADP => 2CO2 + 8H + HCoA + ATP + Acid oxalic-acetic.

Astfel, după inițială descompunerea acizilor grași odată cu formarea acetil-CoA, scindarea lor finală se realizează în același mod ca și scindarea acetil-CoA format din acidul piruvic în timpul metabolismului glucozei. Atomii de hidrogen rezultați sunt oxidați de același sistem de oxidare mitocondrială care este utilizat în oxidarea carbohidraților, cu formarea unei cantități mari de adenozin trifosfat.

Când acizii grași sunt oxidați se formează o cantitate imensă de ATP. Figura arată că 4 atomi de hidrogen eliberați în timpul separării acetil-CoA din lanțul de acizi grași sunt eliberați sub formă de FADH2, NAD-H și H +, prin urmare, la scindarea unei molecule de acid stearic, în plus față de 9. se formează molecule de acetil-CoA, încă 32. un atom de hidrogen. În procesul de scindare a fiecăreia dintre cele 9 molecule de acetil-CoA din ciclul acidului citric, sunt eliberați încă 8 atomi de hidrogen, ceea ce dă în cele din urmă 72 de atomi de hidrogen.

In total la scindarea a 1 moleculă acid stearic, sunt eliberați 104 atomi de hidrogen. Din acest total, 34 de atomi sunt eliberați atunci când sunt asociați cu flavoproteine, în timp ce restul de 70 sunt eliberați sub forma asociată cu nicotinamidă adenin dinucleotidă, i.e. sub formă de NAD-H + ​​​​și H +.

Oxidarea hidrogenului asociate cu aceste două tipuri de substanțe se efectuează în mitocondrii, dar ele intră în procesul de oxidare în puncte diferite prin urmare, oxidarea fiecăruia dintre cei 34 de atomi de hidrogen asociați cu flavoproteine ​​duce la eliberarea a 1 moleculă de ATP. Alte 1,5 molecule de ATP sunt sintetizate din fiecare 70 NAD + și H +. Acest lucru dă încă 34 de molecule de 105 ATP (adică un total de 139) în timpul oxidării hidrogenului, care este divizat în timpul oxidării fiecărei molecule de acid stearic.

9 molecule de ATP suplimentare se formează în ciclul acidului citric (în plus față de ATP obținut în timpul oxidării hidrogenului), câte 1 pentru fiecare dintre cele 9 molecule ale acetil-CoA metabolizat. Deci, odată cu oxidarea completă a 1 molecule de acid stearic, se formează un total de 148 de molecule de ATP. Ținând cont de faptul că atunci când acidul stearic interacționează cu CoA pe stadiul inițial metabolismul acestui acid gras, se consumă 2 molecule de ATP, randamentul net de ATP este de 146 de molecule.

Reveniți la cuprinsul secțiunii „”

„Acizi grași liberi” (FFA) se referă la acizii grași care sunt într-o formă neesterificată; uneori sunt denumiți acizi grași neesterificati (EFA). În plasma sanguină, FFA cu lanț lung formează un complex cu albumina, iar în celulă - cu o proteină care leagă acizii grași, care se numește proteină Z; de fapt, nu sunt niciodată liberi. Acizii grași cu lanț scurt sunt mai solubili în apă și se găsesc fie ca acid neionizat, fie ca anion al unui acid gras.

Activarea acizilor grași

Ca și în cazul metabolismului glucozei, un acid gras trebuie în primul rând transformat într-un derivat activ ca urmare a unei reacții care implică ATP și numai după aceea este capabil să interacționeze cu enzimele care catalizează conversia ulterioară. În procesul de oxidare a acizilor grași, această etapă este singura care necesită energie sub formă de ATP. În prezența ATP și a coenzimei A, enzima acil-CoA sintetaza (tiokinaza) catalizează conversia unui acid gras liber într-un „acid gras activ” sau acil-CoA, care se realizează prin scindarea unui fosfat bogat în energie. legătură.

Prezența pirofosfatazei anorganice, care scindează legătura de fosfat bogat în energie din pirofosfat, asigură completarea procesului de activare. Astfel, două legături fosfat bogate în energie sunt consumate în cele din urmă pentru a activa o moleculă de acid gras.

Acil-CoA sintetazele se găsesc în reticulul endoplasmatic, precum și în interiorul mitocondriilor și pe membrana lor exterioară. Un număr de acil-CoA sintetaze au fost descrise în literatură; sunt specifici acizilor grași cu o anumită lungime a lanțului.

Rolul carnitinei în oxidarea acizilor grași

Carnitina este un compus larg răspândit

mai ales mult în mușchi. Se formează din lizină și metionină în ficat și rinichi. Activarea acizilor grași inferiori și oxidarea acestora pot avea loc în mitocondrii independent de carnitină; totuși, derivații de acil-CoA cu lanț lung (sau FFA) nu pot pătrunde în mitocondrii și se oxidează decât dacă formează mai întâi derivați de acilcarnitină. Pe partea exterioară a membranei mitocondriale interioare se află enzima carnitin-palmitoiltransferaza I, care transferă grupările acil cu lanț lung la carnitină cu formarea acilcarnitinei; acesta din urmă este capabil să pătrundă în mitocondrii, unde există enzime care catalizează procesul (-oxidare.

Un posibil mecanism care explică participarea carnitinei la oxidarea acizilor grași din mitocondrii este prezentat în Fig. 23.1. În plus, mitocondriile conțin o altă enzimă, carnitina acetiltransferaza, care catalizează transferul grupărilor acil cu lanț scurt între CoA și carnitină. Funcția acestei enzime nu este încă clară.

Orez. 23.1. Rolul carnitinei în transportul acizilor grași cu lanț lung prin membrana mitocondrială internă. Acil-CoA cu lanț lung nu este capabil să treacă prin membrana mitocondrială interioară, în timp ce acilcarnitina, care se formează în timpul acțiunii carnitinei palmiton transferazei I, este capabilă să treacă prin membrana mitocondrială internă.Carnitina acilcarnitină fanloza este un sistem de transport. efectuând transferul moleculei de acilcarnitină prin membrana mitocondrială interioară, cuplat cu eliberarea mopsculei de carnitină liberă. Apoi, sub acțiunea carnitinei palmitoiltransferazei 11, localizată pe suprafața interioară a membranei mitocondriale interioare, acilcarnitina interacționează cu CoA. Ca rezultat, acil-CoA se formează din nou în matricea mitocondrială. iar carnitina este eliberată.

Poate,

facilitează transportul grupărilor acetil prin membrana mitocondrială.

b-Oxidarea acizilor grași

Ideea generală este dată în fig. 23.2. În timpul 13-oxidării acizilor grași, 2 atomi de carbon sunt scindați simultan de la capătul carboxil al moleculei de acil-CoA. Lanțul de carbon se rupe

Orez. 23.2. Schema de oxidare a acizilor grași.

intre atomii de carbon din pozitiile din care a luat nastere denumirea – oxidare. Fragmentele cu două atomi de carbon rezultate sunt acetil-CoA. Astfel, în cazul palmitoil-CoA se formează 8 molecule de acetil-CoA.

Secvența reacțiilor

O serie de enzime, cunoscute colectiv sub numele de oxidaze ale acizilor grași, se găsesc în matricea mitocondrială în imediata apropiere a lanțului respirator situat în membrana mitocondrială internă. Acest sistem catalizează oxidarea acil-CoA la acetil-CoA, care este cuplată cu fosforilarea ADP la ATP (Figura 23.3).

După pătrunderea fragmentului acil prin membrana mitocondrială cu participarea sistemului de transport al carnitinei și transferul grupării acil din carnitină, doi atomi de hidrogen sunt scindați din atomii de carbon în pozițiile catalizate de acil-CoA-dehidrogenază. Produsul acestei reacții este. Enzima este o flavoproteină, grupa sa protetică este FAD. Oxidarea acestuia din urmă în lanțul respirator al mitocondriilor are loc cu participarea unei alte flavoproteine. numită flavoproteină transferătoare de electroni [vezi. cu. 123). În plus, legătura dublă este hidratată, rezultând formarea de 3-hidroxiacil-CoA. Această reacție este catalizată de enzima A2-enoil-CoA-hidratază. Apoi 3-hidroxiacil-OoA este dehidrogenat la al 3-lea atom de carbon pentru a forma 3-cetoacil-CoA; această reacție este catalizată de 3-hidroxiacil-CoA dehidrogenază, cu participarea NAD ca coenzimă. 3-Cetoacil-CoA este scindat între al doilea și al treilea atom de carbon de către 3-cetotiolază sau acetil-CoA-acetil transferază pentru a forma derivatul acetil-CoA și acil-CoA, care este cu 2 atomi de carbon mai scurt decât acil-CoA original. Molecula de CoA. Această scindare tiolitică necesită participarea încă o moleculă.Acil-CoA trunchiat rezultat reintră în ciclul de P-oxidare, începând cu reacția 2 (Fig. 23.3). În acest fel, acizii grași cu lanț lung pot fi complet degradați în acetil-CoA (fragmente C2); acestea din urmă în ciclul acidului citric, care are loc în mitocondrii, sunt oxidate la

Oxidarea acizilor grași cu un număr impar de atomi de carbon

b-Oxidarea acizilor grași cu un număr impar de atomi de carbon se termină în etapa formării unui fragment cu trei atomi de carbon - propionil-CoA, care apoi se transformă într-un intermediar al ciclului acidului citric (vezi și Fig. 20.2).

Energia procesului de oxidare a acizilor grași

Ca rezultat al transferului de electroni de-a lungul lanțului respirator de la flavoproteina redusă și NAD, sunt sintetizate 5 legături fosfat bogate în energie (vezi Capitolul 13) pentru fiecare 7 (din 8) molecule de acetil-CoA formate în timpul b-oxidării acid palmitic Se formează în total 8 molecule de acetil -CoA, iar fiecare dintre ele, trecând prin ciclul acidului citric, asigură sinteza a 12 legături bogate în energie. În total, per moleculă de palmitat, de-a lungul acestei căi sunt generate 8 x 12 = 96 de legături fosfat bogate în energie. Având în vedere cele două link-uri necesare pentru activare

(vezi scanare)

Orez. 23.3. P Oxidarea acizilor grași. CoA acitului cu lanț lung este scurtat succesiv, trecând prin cyt după ciclu de reacții enzimatice 2-5; ca urmare a fiecărui ciclu, are loc eliminarea acetil-CoA, catalizată de tiolază (reacția 5). Când rămâne un radical acil cu patru atomi de carbon, ca rezultat al reacției 5, din acesta se formează două molecule de acetil-CoA.

acid gras, obținem un total de 129 de legături bogate în energie per mol sau kJ. Deoarece energia liberă de ardere a acidului palmitic reprezintă aproximativ 40% din energia stocată sub formă de legături de fosfat în timpul oxidării acizilor grași.

Oxidarea acizilor grași din peroxizomi

În peroxizomi, β-oxidarea acizilor grași are loc într-o formă modificată. Produșii de oxidare în acest caz sunt acetil-CoA și acesta din urmă se formează într-un stadiu catalizat de dehidrogenază asociată cu flavoproteina. Această cale de oxidare nu este direct asociată cu fosforilarea și formarea de ATP, dar permite degradarea acizilor grași cu lanț foarte lung (de exemplu); se activează cu o dietă bogată în grăsimi sau cu hipolipemiante droguri, cum ar fi clofibratul. Enzimele peroxizomilor nu atacă acizii grași cu lanț scurt, iar procesul de oxidare a P se oprește atunci când se formează octanoil-CoA. Grupările octanoil și acetil sunt apoi îndepărtate din peroxizomi sub formă de octanoilcarnitină și acetilcarnitină și sunt oxidate în mitocondrii.

a- și b-oxidarea acizilor grași

Oxidarea este calea principală pentru catabolismul acizilor grași. Cu toate acestea, s-a descoperit recent că β-oxidarea acizilor grași are loc în țesuturile creierului, adică scindarea secvențială a fragmentelor cu un carbon de la capătul carboxil al moleculei. Acest proces implică intermediari care îl conțin, neînsoțiți de formarea de legături fosfat bogate în energie.

Oxidarea acizilor grași este în mod normal foarte nesemnificativă. Acest tip de oxidare este catalizat de hidroxilaze cu participarea citocromului c. 123), se desfășoară în -Grupul endoplasmatic se transformă într-un grup -, care este apoi oxidat la -COOH; rezultatul este un acid dicarboxilic. Acesta din urmă este descompus prin P-oxidare, de obicei în acizi adipic și suberic, care sunt apoi îndepărtați prin urină.

Aspecte clinice

Cetoza se dezvoltă cu o rată ridicată de oxidare a acizilor grași în ficat, mai ales când apare pe fondul lipsei de carbohidrați (vezi p. 292). O afecțiune similară apare atunci când consumați alimente bogate în grăsimi, post, diabetul zaharat, cetoza la vacile care alăptează și toxicoza de gestație (cetoza) la oi. Următoarele sunt motivele pentru perturbarea oxidării acizilor grași.

Lipsa carnitinei apare la nou-născuți, cel mai adesea la prematuri; este cauzată fie de o încălcare a biosintezei carnitinei; sau „scurgerea” acesteia în rinichi. Pierderea carnitinei poate apărea în timpul hemodializei; pacienții care suferă de acidurie organică pierd o cantitate mare de carnitină, care este excretată din organism sub formă de conjugați cu acizi organici. Pentru a reface pierderea acestui compus, unii pacienți au nevoie de o dietă specială care să includă alimente care conțin carnitină. Semnele și simptomele deficienței de carnitină sunt atacuri de hipoglicemie care decurg dintr-o scădere a gluconeogenezei ca urmare a unei încălcări a procesului - oxidarea acizilor grași, o scădere a formării corpilor cetonici, însoțită de o creștere a conținutului de FFA în plasma sanguină, slăbiciune musculară (miastenia gravis), precum și acumularea de lipide. Când tratați în interior, luați medicamentul carnitină. Simptomele unui deficit de carnitină sunt foarte asemănătoare cu cele ale sindromului Reye, în care, totuși, conținutul de carnitină este normal. Cauza sindromului Reye este încă necunoscută.

O scădere a activității carnitine palmitoiltransferazei hepatice duce la hipoglicemie și o scădere a conținutului de corpi cetonici din plasma sanguină, iar o scădere a activității carnitine palmitoiltransferazei musculare duce la o întrerupere a oxidării acizilor grași, ca urmare dintre care periodic apare slăbiciune musculară și se dezvoltă mioglobinurie.

Boala de vărsături din Jamaica apare la oameni după ce au consumat fructe necoapte de aki (Blig-hia sapida), care conțin toxina hipoglicină, care inactivează acil-CoA dehidrogenaza, în urma căreia procesul de β-oxidare este inhibat.

În cazul aciduriei dicarboxilice, acizii sunt excretați și se dezvoltă hipoglicemia, care nu este asociată cu o creștere a conținutului de corpi cetonici. Cauza acestei boli este absența acil-CoA dehidrogenazei acizilor grași cu lanț mediu în mitocondrii. În acest caz, β-oxidarea este perturbată și β-oxidarea acizilor grași cu lanț lung este crescută, care sunt scurtați la acizi dicarboxilici cu lanț mediu, care sunt excretați din organism.

Boala Refsum este o boală neurologică rară care este cauzată de acumularea acidului fitanic în țesuturi, care se formează din fitol; acesta din urmă face parte din clorofilă, care intră în organism cu produse vegetale. Acidul fitanic conține o grupare metil la al treilea atom de carbon, care blochează β-oxidarea acestuia. În mod normal, această grupare metil

(vezi scanare)

Orez. 23.4. Secvența reacțiilor de oxidare a acizilor grași nesaturați, de exemplu, acidul linoleic. -Acizii grași sau acizii grași care se formează intră pe această cale în stadiul indicat în diagramă.

eliminat prin a-oxidare, dar la persoanele care suferă de boala Refsum, există o tulburare congenitală a sistemului de a-oxidare, care duce la acumularea de acid fitanic în țesuturi.

Sindromul Zellweger, sau sindromul cerebrohepatorenal, este o afecțiune moștenită rară în care peroxizomii sunt absenți în toate țesuturile. La pacienții cu sindromul Zelweger, acizii se acumulează în creier, deoarece oxidarea acizilor grași cu lanț lung nu are loc la ei din cauza absenței peroxizomilor.

Oxidarea acizilor grași nesaturați

Peroxidarea acizilor grași polinesaturați în microzomi

Peroxidarea dependentă de NADPH a acizilor grași nesaturați este catalizată de enzime localizate în microzomi (vezi p. 124). Antioxidanții precum BHT (hidroxitoluen butilat) și a-tocoferol (vitamina E) inhibă peroxidarea lipidelor în microzomi.