100 RURโบนัสคำสั่งแรก

เลือกประเภทงาน วิทยานิพนธ์ หลักสูตรการทำงานบทคัดย่อ วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาโท รายงานการปฏิบัติ บทความ รายงาน ทบทวน งานตรวจสอบ เอกสาร การแก้ปัญหา แผนธุรกิจ คำตอบสำหรับคำถาม งานสร้างสรรค์การเขียนเรียงความ การเขียนเรียงความ การแปล การนำเสนอ การพิมพ์ อื่นๆ เพิ่มความเป็นเอกลักษณ์ของข้อความ วิทยานิพนธ์ ปริญญาเอก งานห้องปฏิบัติการความช่วยเหลือออนไลน์

หาราคา

กรดไขมันมีทั้งกรดคาร์บอกซิลิกที่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัว ซึ่งสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนประกอบด้วยคาร์บอนมากกว่า 12 อะตอม ในร่างกายเกิดออกซิเดชัน กรดไขมันเป็นกระบวนการที่สำคัญอย่างยิ่ง และสามารถนำไปยังอะตอม α, β และ ω-คาร์บอนของโมเลกุลกรดคาร์บอกซิลิกได้ ในกระบวนการเหล่านี้ β-ออกซิเดชันเกิดขึ้นบ่อยที่สุด เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นในตับ ไต กล้ามเนื้อโครงร่างและหัวใจในเนื้อเยื่อไขมัน ในเนื้อเยื่อสมอง อัตราการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันต่ำมาก แหล่งพลังงานหลักในเนื้อเยื่อสมองคือกลูโคส

ในปี ค.ศ. 1904 F. Knoop ได้ตั้งสมมติฐาน β-ออกซิเดชันของกรดไขมันจากการทดลองให้อาหารสุนัขที่มีกรดไขมันหลายชนิด โดยที่อะตอมไฮโดรเจนหนึ่งตัวในกลุ่มขั้วเมทิล (ω-คาร์บอนอะตอม) ถูกแทนที่ด้วยอนุมูล (С6Н5– )

กรดไขมันที่พบในไขมันธรรมชาติในสัตว์และพืชมีอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนเท่ากัน กรดใดๆ ก็ตามที่อะตอมของคาร์บอนคู่หนึ่งถูกแยกออกในที่สุดจะผ่านขั้นตอนของกรดบิวทิริก หลังจากการเกิดออกซิเดชัน β ถัดไป กรดบิวทิริกจะกลายเป็นอะซิโตอะซิติก หลังถูกไฮโดรไลซ์เป็นสองโมเลกุลของกรดอะซิติก ทฤษฎีการออกซิเดชันของกรดไขมันที่เสนอโดย F. Knoop ส่วนใหญ่เป็นพื้นฐานสำหรับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับกลไกการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน

β-ออกซิเดชันของกรดไขมัน... กรดคาร์บอกซิลิกที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิสของไขมันได้รับ β-ออกซิเดชันในไมโตคอนเดรีย โดยที่พวกมันเข้าไปอยู่ในรูปของอะซิล-โคเอ็นไซม์ A ที่สอดคล้องกัน β-ออกซิเดชันคือ ORP 4 ติดต่อกัน

ปฏิกิริยาของฉัน ดีไฮโดรจีเนชัน

// ดีไฮโดรจีเนส /

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

ЅKoA เอ็น ซอЅKoA

สเตอริลโคเอ็นไซม์ A เป็นทรานส์ไอโซเมอร์ของสเตอริลโคเอ็นไซม์ A

ІІปฏิกิริยา ไฮเดรชั่น

/ ไฮเดรต //

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

N SOЅKoA OH Ѕโกอา

ทรานส์-ไอโซเมอร์ของสเตอริลโคเอนไซม์ A L-ไอโซเมอร์ของกรด β-ไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิก

ปฏิกิริยาที่สาม ดีไฮโดรจีเนชัน

// ดีไฮโดรจีเนส //

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

OH ЅKoA O Ѕโคอา

กรดβ-ออกโซ

ปฏิกิริยา IV แยก

// ไธโอเลส // //

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

เกี่ยวกับ ЅKoA ЅKoA ЅKoA

ปาล์มมิโตโคเอ็นไซม์ เอ อะซิทิลโคเอ็นไซม์ A

ใหม่กับวงจร Krebs สำหรับ

β-ออกซิเดชันของขั้นสุดท้าย

ออกซิเดชัน

เป็น CO2 และ H2O

ปฏิกิริยาทั้งสี่ที่พิจารณาแล้วของกระบวนการออกซิเดชัน β-ออกซิเดชันแสดงถึงวัฏจักรระหว่างที่สายโซ่คาร์บอนถูกทำให้สั้นลงโดยอะตอมของคาร์บอนสองอะตอม Palmitocoenzyme A ผ่าน β-oxidation อีกครั้ง โดยทำซ้ำวงจรนี้ ในระหว่างการออกซิเดชัน β-ออกซิเดชันของโมเลกุลกรดสเตียริก 1 โมเลกุล จะเกิดโมเลกุล ATP จำนวน 40 โมเลกุล ซึ่งรวมถึงวงจร Krebs ซึ่งทำให้เกิดออกซิไดซ์ของโมเลกุลอะซิติลโคเอ็นไซม์ A - 146 ATP ที่เป็นผลลัพธ์ สิ่งนี้บ่งบอกถึงความสำคัญของกระบวนการออกซิเดชั่นของกรดไขมันจากมุมมองของพลังงานของร่างกาย

α-ออกซิเดชันของกรดไขมันในพืช ภายใต้การกระทำของเอ็นไซม์ กรดไขมันจะถูกออกซิไดซ์ที่อะตอม α-คาร์บอน - α-ออกซิเดชัน นี่คือวัฏจักรของปฏิกิริยาสองอย่าง

ปฏิกิริยาของฉัน ประกอบด้วยการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โดยมีส่วนร่วมของเปอร์ออกซิเดสที่สอดคล้องกับอัลดีไฮด์และ CO2 ที่สอดคล้องกัน

เปอร์ออกซิเดส //

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

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ ห่วงโซ่คาร์บอนจะสั้นลงโดยอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอม

ІІปฏิกิริยา ประกอบด้วยความชุ่มชื้นและการเกิดออกซิเดชันของอัลดีไฮด์ที่เกิดขึ้นกับกรดคาร์บอกซิลิกที่สอดคล้องกันภายใต้การกระทำของอัลดีไฮด์ดีไฮโดรจีเนสด้วยรูปแบบออกซิไดซ์ NAD +:

// อัลดีไฮด์- //

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

วัฏจักร α-ออกซิเดชันเป็นลักษณะเฉพาะสำหรับพืชเท่านั้น

ω-ออกซิเดชันของกรดไขมันในตับของสัตว์และจุลินทรีย์บางชนิด มีระบบเอ็นไซม์ที่ให้ ω-ออกซิเดชัน กล่าวคือ ออกซิเดชันที่ขั้ว SN3-group ประการแรกภายใต้การกระทำของ monooxygenase ไฮดรอกซิเลชันเกิดขึ้นกับการก่อตัวของกรด ω-ไฮดรอกซี:

ω โมโนออกซีเจเนส

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

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

ω-กรดไดคาร์บอกซิลิก

กรด ω-ไดคาร์บอกซิลิกที่ได้จะถูกทำให้สั้นลงที่ปลายทั้งสองข้างด้วยปฏิกิริยา β-ออกซิเดชัน

หากกรดคาร์บอกซิลิกมีกิ่ง ปฏิกิริยาออกซิเดชันทางชีวภาพของกรดคาร์บอกซิลิกก็จะหยุดลง จนถึงจุดของการแตกแขนงของลูกโซ่

คาร์โบไฮเดรตประกอบขึ้นเป็นอาหารส่วนใหญ่ของมนุษย์และเป็นส่วนสำคัญของความต้องการพลังงานของร่างกาย ที่ โภชนาการที่สมดุลปริมาณคาร์โบไฮเดรตต่อวันสูงกว่าปริมาณโปรตีนและไขมันโดยเฉลี่ย 4 เท่า

บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในด้านโภชนาการ:

1. คาร์โบไฮเดรตมีประสิทธิภาพ ฟังก์ชั่นพลังงานเมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกออกซิไดซ์ พลังงาน 4.1 กิโลแคลอรีจะถูกปล่อยออกมา กลูโคสซึ่งส่วนหลักของคาร์โบไฮเดรตถูกทำลายลง เป็นสารตั้งต้นของพลังงานหลักในร่างกาย

2. กิจกรรมของกล้ามเนื้อพร้อมกับการบริโภคกลูโคสอย่างมีนัยสำคัญ ในระหว่างการออกกำลังกายคาร์โบไฮเดรตจะถูกบริโภคตั้งแต่แรกและเฉพาะเมื่อปริมาณสำรอง (ไกลโคเจน) หมดลงไขมันจะรวมอยู่ในการแลกเปลี่ยน

3. คาร์โบไฮเดรตมีความจำเป็นต่อการทำงานปกติ ระบบประสาทส่วนกลาง,ซึ่งเซลล์นั้นไวต่อการขาดกลูโคสในเลือดมาก

4. คาร์โบไฮเดรตมีประสิทธิภาพ ฟังก์ชั่นโครงสร้างคาร์โบไฮเดรตอย่างง่ายเป็นแหล่งของการก่อตัวของไกลโคโปรตีนซึ่งเป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน

5. เกี่ยวข้องกับคาร์โบไฮเดรต ในการเผาผลาญโปรตีนและไขมันไขมันสามารถเกิดขึ้นได้จากคาร์โบไฮเดรต

6. คาร์โบไฮเดรต ต้นกำเนิดผัก(เซลลูโลสสารเพคติน) กระตุ้นการเคลื่อนไหวของลำไส้ทำให้เกิดการขจัดสารพิษที่ร้อนขึ้น

แหล่งที่มาคาร์โบไฮเดรตเป็นหลัก ผลิตภัณฑ์จากผักโดยเฉพาะผลิตภัณฑ์จากแป้ง ซีเรียล ขนมหวาน ในอาหารส่วนใหญ่ คาร์โบไฮเดรตจะถูกนำเสนอในรูปของแป้งและในระดับที่น้อยกว่าในรูปของไดแซ็กคาไรด์ (นม หัวบีตน้ำตาล ผลไม้ และผลเบอร์รี่) เพื่อการดูดซึมคาร์โบไฮเดรตที่ดีขึ้น จำเป็นที่ส่วนใหญ่เข้าสู่ร่างกายในรูปของแป้ง

แป้งจะค่อยๆ สลายในทางเดินอาหารไปเป็นกลูโคส ซึ่งจะเข้าสู่กระแสเลือดในส่วนเล็กๆ ซึ่งช่วยปรับปรุงการใช้ประโยชน์และรักษาระดับน้ำตาลในเลือดให้คงที่ ด้วยการแนะนำน้ำตาลจำนวนมากในคราวเดียวความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเริ่มถูกขับออกทางปัสสาวะ สภาวะที่เหมาะสมที่สุดจะถูกพิจารณาเมื่อบริโภคคาร์โบไฮเดรต 64% ในรูปของแป้งและ 36% ในรูปของน้ำตาล

อัตราการบริโภคคาร์โบไฮเดรตขึ้นอยู่กับความเข้มของแรงงาน ระหว่างการออกกำลังกาย จำเป็นต้องมีคาร์โบไฮเดรตใน มากกว่า... โดยเฉลี่ยแล้ว ต้องการน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม 4-6-8 กรัมของคาร์โบไฮเดรตต่อวันคือ มากกว่าโปรตีนและไขมันประมาณ 4 เท่า

การบริโภคคาร์โบไฮเดรตมากเกินไปสามารถนำไปสู่โรคอ้วนและทางเดินอาหารมากเกินไป อาหารผักที่อุดมไปด้วยคาร์โบไฮเดรตซึ่งมักจะมีปริมาณมากขึ้นทำให้เกิดความรู้สึกหนักหน่วงทำให้การย่อยอาหารโดยรวมลดลง

ขาดคาร์โบไฮเดรดในอาหารก็เป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาเช่นกันเนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะเกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ ตามกฎแล้วการขาดคาร์โบไฮเดรตจะมาพร้อมกับความอ่อนแอทั่วไป, ง่วงนอน, สูญเสียความทรงจำ, สมรรถภาพทางกายและจิตใจ, ปวดหัว, การดูดซึมโปรตีนลดลง, วิตามิน, ภาวะกรด ฯลฯ ในเรื่องนี้ไม่ควรให้ปริมาณคาร์โบไฮเดรตในอาหารประจำวัน น้อยกว่า 300 g

กลุ่มของคาร์โบไฮเดรตมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสารที่พบในผลิตภัณฑ์จากพืชส่วนใหญ่ที่ร่างกายมนุษย์ดูดซึมได้ไม่ดี - สารเพคติน (คาร์โบไฮเดรตที่ย่อยไม่ได้) และเส้นใย

สารเพคตินคือสารก่อเจลจากพืชที่มีความสามารถในการดูดซับ (ดูดซับ) สูง มีประโยชน์ในการรักษาโรคของระบบย่อยอาหาร แผลไฟไหม้ และแผลพุพอง และยังมีความสามารถในการทำให้สารพิษบางชนิดเป็นกลาง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกำจัดเกลือของโลหะหนัก เช่น สารประกอบตะกั่วออกจากร่างกาย)

มีสารเพคตินมากมายในส้ม แอปเปิ้ล ลูกเกดดำ ผลไม้และผลเบอร์รี่อื่นๆ

เซลลูโลส(ชื่ออื่นๆ - ผักหยาบ หรือย่อยไม่ได้ หรืออาหาร หรือใยอาหาร) เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ขนาดใหญ่ของอาหารจากพืช มีโครงสร้างเป็นเส้นๆ ค่อนข้างหยาบ

แหล่งใยอาหารที่พบบ่อย ได้แก่ รำข้าว ขนมปัง ซีเรียล (โดยเฉพาะบัควีทและข้าวโอ๊ต) พบมากในผัก ผลไม้ ใบ และลำต้นจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเปลือกเมล็ดพืชและในเปลือกผลไม้ เมื่อบรรจุกระป๋องผักและผลไม้ ใยอาหารจะถูกเก็บรักษาไว้อย่างสมบูรณ์ (ยกเว้นน้ำผลไม้ที่ไม่มีเนื้อ)

ผักและผลไม้ส่วนใหญ่ไม่ได้มีเนื้อหาแคลอรี่สูง แต่เนื่องจากคาร์โบไฮเดรตที่ย่อยไม่ได้ในปริมาณมากทำให้รู้สึกอิ่มอย่างรวดเร็วและค่อนข้างต่อเนื่อง: เนื่องจากใยอาหารมีความสามารถในการดูดซับของเหลวจำนวนมากพวกมันจึงบวม กระเพาะอาหารเติมส่วนหนึ่งของปริมาตร - และเป็นผลให้อิ่มตัวเร็วขึ้น เส้นใยเองไม่ได้นำแคลอรี่เข้าสู่ร่างกาย

คุณค่าของเส้นใยอยู่ที่การที่ร่างกายเป็นส่วนประกอบที่ค่อนข้างใหญ่โตของสารอาหารในแต่ละวัน ร่างกายจึงไม่ย่อย การมีเส้นใยจำนวนมากช่วยลดการย่อยได้โดยรวมของอาหารเล็กน้อย อย่างไรก็ตามการขาดหายไปอย่างสมบูรณ์ยังส่งผลเสียต่อการทำงานของระบบทางเดินอาหาร

ไฟเบอร์ทำให้เกิดการบีบตัวของลำไส้ (การเคลื่อนไหวของผนัง) ที่ถูกต้องและด้วยเหตุนี้จึงอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายอาหารผ่านทางเดินอาหารและกำจัดสารอาหารที่ไม่ได้ย่อยออกจากร่างกาย

ปริมาณเส้นใยอาหารที่เหมาะสมนั้นมาจากการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างผลิตภัณฑ์จากสัตว์และพืชในอาหารประจำวัน

เมื่อแตกออกแล้ว ไฟเบอร์ก็เหมือนกับโพลีแซ็กคาไรด์อื่นๆ จะกลายเป็นน้ำตาล อย่างไรก็ตาม ไม่มีเอนไซม์ในทางเดินอาหารของมนุษย์ที่สามารถดำเนินการสลายดังกล่าวได้ มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่สามารถย่อยได้ภายใต้อิทธิพลของจุลินทรีย์ในลำไส้ในขณะที่ส่วนใหญ่จะถูกลบออกจากร่างกายไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากความไร้ประโยชน์ภายนอกนี้ ไฟเบอร์และเพกตินจึงถูกเรียกว่าสารบัลลาสต์

สารบัลลาสต์ยังทำหน้าที่สำคัญในกระบวนการย่อยอาหาร: เส้นใยหมักโดยแบคทีเรียในลำไส้และช่วยในการบดอาหารอย่างแท้จริง ระคายเคืองต่อปลายประสาทของผนังลำไส้ทำให้เกิดการบีบตัว หากอาหารมีสารบัลลาสต์ไม่ดี การเคลื่อนไหวของลำไส้จะถูกรบกวน ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนเหล่านี้ ขอแนะนำให้ใช้อาหารหยาบที่อุดมด้วยไฟเบอร์

นอกจากนี้ใยอาหารมีความสามารถในการกระตุ้นการเผาผลาญเนื่องจากเส้นใยป้องกันการดูดซึมสารพิษจากอาหารหรือเกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลและทำหน้าที่เป็น panicle ชนิดหนึ่ง: เคลื่อนที่ไปตามทางเดินอาหารพวกเขานำทุกสิ่งที่ยึดติดไปด้วย ผนังและลบออกจากร่างกาย

ข้อดีอีกประการของใยอาหารคือ พวกมันมักจะลดระดับคอเลสเตอรอลภายในร่างกาย (ซึ่งเป็นคอเลสเตอรอลชนิดหนึ่งที่ไม่ได้รับจากอาหาร แต่ร่างกายผลิตเองในตับจากกรดน้ำดีที่เข้าสู่ตับจาก ลำไส้)

เฮมิเซลลูโลส:เช่น ไฟเบอร์ หรือเซลลูโลส เป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของผลิตภัณฑ์จากธัญพืช และพบในปริมาณเล็กน้อยในเนื้อผลไม้และผัก สามารถกักเก็บน้ำและจับโลหะได้

ออกซิเดชันของกรดไขมัน (เบต้าออกซิเดชัน) บทบาท Hs – โค ในกระบวนการนี้ พลังงานของการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกรดสเตียริกถึง CO 2 ค ชม 2 อู๋ ... คำนวณปริมาณโมเลกุล ATP ที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชัน

การกระตุ้น FA เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม ในขณะที่เบต้าออกซิเดชันเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย

Acyl-CoA ไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย ดังนั้นจึงมีกลไกพิเศษในการขนส่ง FAs จากไซโตพลาสซึมไปยังไมโตคอนเดรียโดยมีส่วนร่วมของสาร "คาร์นิทีน" ในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียมีโปรตีนขนส่งพิเศษที่ให้การขนส่ง ด้วยเหตุนี้ อะซิลคาร์นิทีนจึงสามารถแทรกซึมเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียได้อย่างง่ายดาย

โครงสร้าง cytoplasmic และ mitochondrial carnitine acyltransferases ต่างกัน ต่างกันในลักษณะจลนศาสตร์ Vmax ของ cytoplasmic acylcarnitine transferase ต่ำกว่า Vmax ของเอนไซม์ mitochondrial และยังต่ำกว่า Vmax ของเอนไซม์ β-oxidation ดังนั้น cytoplasmic acylcarnitine transferase จึงเป็นเอนไซม์สำคัญในการสลายกรดไขมัน

หากกรดไขมันเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย ก็จะต้องผ่านกระบวนการ catabolism ไปเป็น acetyl-CoA

"เชื้อเพลิง" ที่มีขนาดกะทัดรัดที่สุดที่ตอบสนองความต้องการพลังงานของร่างกายคือกรดไขมันซึ่งกำหนดโดยลักษณะเฉพาะของโครงสร้างทางเคมี ต่อ 1 โมล การออกซิเดชันของกรดไขมันอย่างสมบูรณ์จะปล่อยพลังงานเคมีที่ใช้งานได้ออกมามากกว่าการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรตหลายเท่า ตัวอย่างเช่น การออกซิเดชันของกรดปาลมิติก 1 โมลทำให้เกิด ATP 130 โมล ในขณะที่การออกซิเดชันของกลูโคส 1 โมลจะสร้าง ATP 38 โมล ต่อหน่วยน้ำหนัก พลังงานที่ส่งออกออกมายังแตกต่างกันมากกว่าสองเท่า (9 กิโลแคลอรีต่อไขมัน 1 กรัม เทียบกับ 4 กิโลแคลอรีต่อคาร์โบไฮเดรตหรือโปรตีน 1 กรัม) ผลผลิตพลังงานที่สูงนี้มาจากเหตุผลเดียวกับที่ทำให้น้ำมันเบนซิน น้ำมัน และผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมอื่นๆ เป็นเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานความร้อนและพลังงานกล กล่าวคือ ระดับสูงการลดคาร์บอนในสายโซ่อัลคิลยาว ส่วนหลักของโมเลกุลกรดไขมันประกอบด้วยหน่วยซ้ำ (CH2) n นั่นคือโครงสร้างที่อุดมด้วยไฮโดรเจนสูงสุด ดังที่เราเห็นจากการนำเสนอครั้งก่อน พลังงานที่เก็บไว้ในกระบวนการออกซิเดชันทางชีวภาพนั้นส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ควบคุมจากอะตอมไฮโดรเจนของห่วงโซ่ทางเดินหายใจ ควบคู่ไปกับฟอสโฟรีเลชันของ ADP ไปยัง ATP เนื่องจากกรดไขมันส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากคาร์บอนและไฮโดรเจนและมีอะตอมออกซิเจนน้อยกว่าคาร์โบไฮเดรตอย่างมีนัยสำคัญ การออกซิเดชันของกรดไขมันจึงมาพร้อมกับการดูดซึมออกซิเจนตามสัดส่วนที่มากขึ้น ดังนั้นจึงสร้าง ATP มากขึ้นระหว่างออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน

พบว่าการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นที่ตับ ไต กล้ามเนื้อโครงร่างและหัวใจในเนื้อเยื่อไขมันมากที่สุด ในเนื้อเยื่อสมองอัตราการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันต่ำมากเพราะ แหล่งพลังงานหลักในเนื้อเยื่อสมองคือกลูโคส

การออกซิเดชันของ β-เป็นวิถีทางจำเพาะของแคแทบอลิซึมของกรดไขมัน โดยที่อะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมจะถูกแยกออกจากส่วนท้ายของคาร์บอกซิลของกรดไขมันในรูปของอะเซทิล-โคเอตามลำดับ เส้นทางการเผาผลาญ - β-ออกซิเดชัน - ได้รับการตั้งชื่อเพราะปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นที่อะตอมของคาร์บอน - คาร์บอน ปฏิกิริยาของ β-ออกซิเดชันและการเกิดออกซิเดชันที่ตามมาของ acetyl-CoA ใน CTX เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักสำหรับการสังเคราะห์ ATP โดยกลไกของออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน β-ออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นภายใต้สภาวะแอโรบิกเท่านั้น

การกระตุ้นกรดไขมัน

ก่อนเกิดปฏิกิริยาต่างๆ จะต้องกระตุ้นกรดไขมัน กล่าวคือ เชื่อมโยงด้วยพันธะพลังงานสูงกับโคเอ็นไซม์ A:

RCOOH + HSCoA + ATP → RCO ~ CoA + AMP + PPi

ปฏิกิริยาถูกเร่งโดยเอนไซม์ acyl-CoA synthetase ไพโรฟอสเฟตที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาจะถูกไฮโดรไลซ์โดยเอนไซม์ pyrophosphatase: Н 4 Р 2 О 7 + Н 2 О → 2 Н 3 РО 4

การปล่อยพลังงานในระหว่างการไฮโดรไลซิสของพันธะพลังงานสูงของไพโรฟอสเฟตจะเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยาไปทางขวาและทำให้มั่นใจได้ถึงความสมบูรณ์ของปฏิกิริยากระตุ้น

การสังเคราะห์ Acyl-CoAอยู่ในไซโตซอลและในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรีย เอนไซม์เหล่านี้มีความจำเพาะสำหรับกรดไขมันที่มีความยาวสายไฮโดรคาร์บอนต่างกัน กรดไขมันสายสั้นและขนาดกลาง (อะตอมของคาร์บอน 4 ถึง 12 อะตอม) สามารถแพร่กระจายไปยังเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรีย การกระตุ้นของกรดไขมันเหล่านี้เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียเมทริกซ์ กรดไขมันสายยาว ซึ่งมีอยู่ในร่างกายมนุษย์ (อะตอมของคาร์บอน 12 ถึง 20 อะตอม) ถูกกระตุ้นโดยการสังเคราะห์ acyl-CoA ที่อยู่บนเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นนอก

การสลายตัวของกรดไขมันเกิดขึ้นตามสมมติฐาน b - ออกซิเดชัน F. Knoop เสนอในปี 1904 b - การเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นภายในไมโตคอนเดรีย

β- ออกซิเดชันของกรดไขมัน- เส้นทางเฉพาะของ catabolism ของกรดไขมันซึ่งเกิดขึ้นใน mitochondrial matrix เฉพาะภายใต้สภาวะแอโรบิกและจบลงด้วยการก่อตัวของ acetyl-CoA ไฮโดรเจนจากปฏิกิริยา β-ออกซิเดชันจะเข้าสู่ CPE และ acetyl-CoA จะถูกออกซิไดซ์ในวัฏจักรซิเตรต ซึ่งให้ไฮโดรเจนสำหรับ CPE ด้วย ดังนั้น การออกซิเดชันของกรดไขมัน β เป็นวิถีทางเมแทบอลิซึมที่สำคัญที่สุดที่ช่วยให้เกิดการสังเคราะห์ ATP ในห่วงโซ่ทางเดินหายใจ

β-ออกซิเดชันเริ่มต้นด้วยการดีไฮโดรจีเนชันของ acyl-CoA โดย acyl-CoA dehydrogenase ที่ขึ้นกับ FAD ด้วยการก่อตัวของพันธะคู่ระหว่างอะตอม α- และ β-คาร์บอนในผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา enoyl-CoA โคเอ็นไซม์ FADH 2 ที่ลดลงในปฏิกิริยานี้จะถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจนไปยัง CPE ไปยังโคเอ็นไซม์ Q ด้วยเหตุนี้ โมเลกุล ATP 2 ตัวจึงถูกสังเคราะห์ขึ้น (รูปที่ 8-27) ในปฏิกิริยา p-oxidation ถัดไป โมเลกุลของน้ำจะถูกเติมที่ตำแหน่งพันธะคู่ในลักษณะที่กลุ่ม OH ตั้งอยู่ที่อะตอม β-คาร์บอนของ acyl ทำให้เกิด β-hydroxyacyl-CoA จากนั้น β-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA จะถูกออกซิไดซ์โดยดีไฮโดรจีเนสที่ขึ้นกับ NAD + NADH ที่ลดลงซึ่งถูกออกซิไดซ์ใน CPE ให้พลังงานสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุล ATP 3 ตัว ผลลัพธ์ของ β-ketoacyl-CoA นั้นผ่านการแตกแยกของ thiolytic โดยเอนไซม์ thiolase เนื่องจากบริเวณที่เกิดการแตกร้าว การสื่อสาร C-Cโมเลกุลของโคเอ็นไซม์ A ถูกเติมผ่านอะตอมของกำมะถัน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา 4 ลำดับนี้ อะซิติล-CoA สองคาร์บอนจึงถูกแยกออกจาก acyl-CoA กรดไขมันที่ถูกทำให้สั้นลงโดยอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอม ผ่านปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชัน การให้น้ำ ดีไฮโดรจีเนชัน และปฏิกิริยาการกำจัดอะเซทิล-CoA อีกครั้ง ลำดับของปฏิกิริยานี้มักเรียกกันว่า "วัฏจักร β-ออกซิเดชัน" ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นซ้ำกับอนุมูลของกรดไขมันจนกว่ากรดทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นอะซิติลเรซิดิว

β -ออกซิเดชันของกรดไขมัน

กระบวนการออกซิเดชัน b เป็นวัฏจักรสำหรับการปฏิวัติแต่ละครั้งของวัฏจักร คาร์บอน 2 อะตอมจะถูกแยกออกจากกรดไขมันในรูปของอะซิติลตกค้าง

หลังจากนั้น acyl-CoA ที่สั้นลงโดยอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอีกครั้ง (เข้าสู่วัฏจักรใหม่ของปฏิกิริยา b-oxidation) Acetyl-CoA ที่เป็นผลลัพธ์สามารถเข้าสู่วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกเพิ่มเติมได้ จำเป็นต้องสามารถคำนวณผลผลิตพลังงานระหว่างการสลายกรดไขมันได้ สูตรที่นำเสนอใช้ได้กับกรดไขมันอิ่มตัวที่มีอะตอมของคาร์บอน n อะตอม มีการผลิต ATP น้อยลงเมื่อกรดไขมันไม่อิ่มตัวถูกทำลายลง พันธะคู่แต่ละพันธะในกรดไขมันจะสูญเสีย 2 โมเลกุล ATP การเกิดออกซิเดชันของบีจะรุนแรงที่สุดในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ไต และตับจากผลของ b-oxidation ของ FA ทำให้เกิด Acetyl-CoA อัตราการออกซิเดชันถูกกำหนดโดยอัตราของกระบวนการสลายไขมัน การเร่งสลายไขมันเป็นลักษณะของภาวะขาดคาร์โบไฮเดรตและการทำงานของกล้ามเนื้อที่รุนแรง การเร่งของ b-oxidation นั้นพบได้ในเนื้อเยื่อหลายชนิด รวมถึงตับด้วย ตับผลิต Acetyl-CoA มากกว่าที่ต้องการ ตับเป็น "อวัยวะที่เห็นแก่ผู้อื่น" ดังนั้นตับจึงส่งกลูโคสไปยังเนื้อเยื่ออื่น

ตับพยายามที่จะส่ง Acetyl-CoA ของตัวเองไปยังเนื้อเยื่ออื่น แต่ไม่สามารถทำได้ เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์ไม่สามารถผ่านเข้าไปได้สำหรับ Acetyl-CoA ดังนั้นในตับจาก Acetyl-CoA จึงสังเคราะห์สารพิเศษซึ่งเรียกว่า "คีโตนบอดี้" ร่างกายของคีโตนเป็นรูปแบบการขนส่งพิเศษของ acetyl-CoA

โมเลกุลของกรดไขมันถูกย่อยสลายในไมโทคอนเดรียโดยการแตกแยกทีละน้อยของชิ้นส่วนคาร์บอนสองชิ้นในรูปของอะซิติลโคเอ็นไซม์ A (acetyl-CoA)

С17Н35СООН + 26 О2 = 18 СО2 + 18 Н2О

เมื่อกรดสเตียริกถูกออกซิไดซ์ เซลล์จะได้รับโมเลกุลเอทีพี 146 โมเลกุล

กระบวนการออกซิเดชันของกรดไขมันประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้

การกระตุ้นของกรดไขมัน กรดไขมันอิสระ โดยไม่คำนึงถึงความยาวของสายโซ่ไฮโดรคาร์บอน จะเฉื่อยทางเมตาบอลิซึมและไม่สามารถผ่านการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีใดๆ รวมถึงการออกซิเดชันได้ จนกว่าจะถูกกระตุ้น การกระตุ้นกรดไขมันเกิดขึ้นที่ผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียโดยมีส่วนร่วมของ ATP, โคเอ็นไซม์ A (HS-KoA) และ Mg 2+ ไอออน ปฏิกิริยาถูกเร่งโดยเอ็นไซม์ acyl-CoA synthetase:

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา acyl-CoA เกิดขึ้น ซึ่งเป็นรูปแบบแอคทีฟของกรดไขมัน

ขั้นตอนแรกของการดีไฮโดรจีเนชัน Acyl-CoA ในไมโตคอนเดรียส่วนใหญ่ผ่านการดีไฮโดรจีเนชันของเอนไซม์ ในขณะที่ acyl-CoA สูญเสียอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอมในตำแหน่ง α- และ β กลายเป็น CoA ester ของกรดที่ไม่อิ่มตัว

ระยะไฮเดรชั่น acyl-CoA ที่ไม่อิ่มตัว (enoyl-CoA) โดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ enoyl-CoA ไฮดราเทส ยึดติดกับโมเลกุลของน้ำ เป็นผลให้ β-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA (หรือ 3-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA) เกิดขึ้น:

ขั้นตอนที่สองของการดีไฮโดรจีเนชัน β-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA (3-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA) ที่ก่อตัวขึ้นจะถูกทำให้แห้ง ปฏิกิริยานี้เร่งปฏิกิริยาโดยดีไฮโดรจีเนสที่ขึ้นกับ NAD +:

ปฏิกิริยาไทโอเลส คือความแตกแยกของ 3-oxoacyl-CoA กับกลุ่ม thiol ของโมเลกุล CoA ที่สอง เป็นผลให้เกิด acyl-CoA ที่ถูกตัดทอนโดยอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมและชิ้นส่วนคาร์บอนสองชิ้นในรูปของ acetyl-CoA ปฏิกิริยานี้เร่งปฏิกิริยาโดย acetyl-CoA-acyltransferase (β-ketothiolase):

acetyl-CoA ที่เกิดขึ้นจะผ่านออกซิเดชันในวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก และ acyl-CoA ซึ่งสั้นลงโดยอะตอมของคาร์บอนสองอะตอม อีกครั้งจะผ่านเส้นทางออกซิเดชันของ β ทั้งหมดอีกหลายครั้งจนกระทั่งเกิดการก่อตัวของบิวไทริล-CoA (สารประกอบ 4 คาร์บอน) ซึ่ง ในทางกลับกัน จะถูกออกซิไดซ์ได้ถึง 2 โมเลกุลของ acetyl-CoA

ความสมดุลของพลังงาน วัฏจักร β-ออกซิเดชันแต่ละรอบจะผลิตโมเลกุล FADH 2 หนึ่งโมเลกุลและโมเลกุล NADH หนึ่งตัว หลังในกระบวนการออกซิเดชันในระบบทางเดินหายใจและฟอสโฟรีเลชั่นที่เกี่ยวข้อง ให้: FADH 2 - 2 โมเลกุล ATP และ NADH - 3 โมเลกุล ATP เช่น โดยรวมแล้วจะเกิด ATP 5 โมเลกุลในหนึ่งรอบ เมื่อกรดปาลมิติกถูกออกซิไดซ์ จะเกิดโมเลกุล ATP 5 x 7 = 35 ATP ในกระบวนการออกซิเดชันβ-ออกซิเดชันของกรดปาลมิติกจะเกิดโมเลกุลอะซิติล-CoA 8 ตัวซึ่งแต่ละโมเลกุล "เผาไหม้" ในวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกให้โมเลกุล ATP 12 ตัวและโมเลกุลอะซิติล-CoA 8 ตัวให้ 12 x 8 = 96 ATP โมเลกุล

ดังนั้นโดยรวมแล้วด้วยการเกิดออกซิเดชันของβ-ออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกรดปาลมิติก 35 + 96 = 131 ATP โมเลกุลจะเกิดขึ้น โดยคำนึงถึงโมเลกุล ATP หนึ่งโมเลกุลที่ใช้ไปตั้งแต่เริ่มต้นสำหรับการก่อตัวของกรดปาล์มมิติแอกทีฟ (palmitoyl-CoA) พลังงานทั้งหมดที่ได้รับจากการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของโมเลกุลกรดปาลมิติกหนึ่งโมเลกุลภายใต้สภาวะของร่างกายสัตว์จะเท่ากับ 131 - 1 = 130 ATP โมเลกุล

โมเลกุลของกรดไขมันมันถูกแบ่งออกเป็นไมโตคอนเดรียโดยการแตกแยกทีละน้อยของชิ้นส่วนคาร์บอนสองชิ้นในรูปของอะซิติลโคเอ็นไซม์ A (acetyl-CoA)
โปรดทราบว่าครั้งแรก ระยะออกซิเดชันเบต้าคือ ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของกรดไขมันกับโคเอ็นไซม์ A (CoA) เพื่อสร้างกรดไขมัน acyl-CoA ในสมการที่ 2, 3 และ 4 เบต้าคาร์บอน (คาร์บอนที่สองจากขวา) ของกรดไขมัน acyl-CoA ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจน ซึ่งจะทำให้ออกซิไดซ์ของเบต้าคาร์บอน

ทางด้านขวาของสมการ 5 ส่วนสองคาร์บอนของโมเลกุลแยกออกจากกัน ก่อตัวเป็นอะเซทิล-CoA ถูกปล่อยออกสู่ของเหลวนอกเซลล์ ในเวลาเดียวกัน โมเลกุล CoA อื่นทำปฏิกิริยากับส่วนท้ายของส่วนที่เหลือของโมเลกุลกรดไขมัน ทำให้เกิดกรดไขมัน acyl-CoA อีกครั้ง โมเลกุลของกรดไขมันเองในเวลานี้จะสั้นลงโดยอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมเพราะ acetyl-CoA ตัวแรกได้แยกออกจากขั้วของมันแล้ว

จากนั้นสิ่งนี้ก็สั้นลง โมเลกุลกรดไขมัน acyl-CoAปล่อยโมเลกุลอะซิติล-CoA ออกมาอีก 1 โมเลกุล ซึ่งนำไปสู่การทำให้โมเลกุลกรดไขมันดั้งเดิมสั้นลงด้วยอะตอมของคาร์บอนอีก 2 อะตอม นอกจากการปล่อยโมเลกุลอะซิติล-CoA จากโมเลกุลกรดไขมันแล้ว คาร์บอน 4 อะตอมจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการนี้

ออกซิเดชันของอะเซทิล-CoA... โมเลกุล Acetyl-CoA ที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียระหว่างกระบวนการเบต้าออกซิเดชันของกรดไขมันจะเข้าสู่วงจรทันที กรดมะนาวและโดยหลักแล้วมีปฏิกิริยากับกรดออกซาลิก-อะซิติก พวกมันจะสร้างกรดซิตริก ซึ่งต่อมาจะถูกออกซิไดซ์โดยใช้กรดเคมีบำบัด ระบบออกซิเดชันของยล ผลผลิตสุทธิของปฏิกิริยาวัฏจักรกรดซิตริกต่อ 1 โมเลกุล acetyl-CoA คือ:
CH3COCoA + กรดออกซาลิก-อะซิติก + 2H20 + ADP => 2CO2 + 8H + HCoA + ATP + กรดออกซาลิก-อะซิติก

ดังนั้นหลังจากเริ่มต้น การสลายตัวของกรดไขมันด้วยการก่อตัวของ acetyl-CoA ความแตกแยกขั้นสุดท้ายจะดำเนินการในลักษณะเดียวกับความแตกแยกของ acetyl-CoA ที่เกิดจากกรดไพรูวิกระหว่างการเผาผลาญกลูโคส อะตอมของไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจะถูกออกซิไดซ์โดยระบบออกซิเดชันของไมโตคอนเดรียแบบเดียวกับที่ใช้ในการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต โดยมีการก่อตัวของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟตจำนวนมาก

เมื่อกรดไขมันถูกออกซิไดซ์ ATP เกิดขึ้นเป็นจำนวนมาก จากรูปแสดงว่าไฮโดรเจน 4 อะตอมที่ปล่อยออกมาระหว่างการแยก acetyl-CoA ออกจากสายโซ่กรดไขมันถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของ FADH2, NAD-H และ H+ ดังนั้นบนความแตกแยกของ 1 โมเลกุลของกรดสเตียริก บวกกับ 9 เกิดโมเลกุลอะซิติล-CoA ขึ้นอีก 32 อะตอม อะตอมไฮโดรเจน ในกระบวนการแตกแยกของโมเลกุลอะซิติล-CoA ทั้ง 9 โมเลกุลในวัฏจักรกรดซิตริก ไฮโดรเจนอีก 8 อะตอมจะถูกปลดปล่อยออกมา ซึ่งท้ายที่สุดจะให้ไฮโดรเจน 72 อะตอม

เบ็ดเสร็จ บนความแตกแยกของ 1 โมเลกุลกรดสเตียริก 104 ไฮโดรเจนอะตอมถูกปล่อยออกมา จากทั้งหมดนี้มี 34 อะตอมถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อเกี่ยวข้องกับฟลาโวโปรตีน ในขณะที่อีก 70 ที่เหลือจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับนิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ กล่าวคือ ในรูปแบบ NAD-H + ​​​​และ H +

ไฮโดรเจนออกซิเดชันที่เกี่ยวข้องกับสารสองประเภทนี้จะดำเนินการในไมโตคอนเดรีย แต่จะเข้าสู่กระบวนการออกซิเดชันใน จุดต่างๆดังนั้น การเกิดออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจน 34 อะตอมที่เกี่ยวข้องกับฟลาโวโปรตีนนำไปสู่การปลดปล่อยโมเลกุล ATP 1 ตัว โมเลกุล ATP อีก 1.5 ตัวถูกสังเคราะห์จากทุก ๆ 70 NAD + และ H + สิ่งนี้ให้โมเลกุลเอทีพีอีก 105 โมเลกุลอีก 34 ตัว (กล่าวคือ ทั้งหมด 139 ตัว) ในระหว่างการออกซิเดชันของไฮโดรเจน ซึ่งถูกแยกออกระหว่างการเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลกรดสเตียริกแต่ละโมเลกุล

โมเลกุลเอทีพีเพิ่มเติม 9 โมเลกุลก่อตัวขึ้นในวัฏจักรกรดซิตริก (นอกเหนือจาก ATP ที่ได้รับในระหว่างการออกซิเดชันของไฮโดรเจน) 1 ตัวสำหรับโมเลกุลทั้ง 9 ของอะซิติล-CoA ที่ถูกเผาผลาญ ดังนั้น ด้วยการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของ 1 โมเลกุลของกรดสเตียริก โมเลกุล ATP ทั้งหมด 148 ตัวจึงถูกสร้างขึ้น โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าเมื่อกรดสเตียริกทำปฏิกิริยากับ CoA บน ชั้นต้นเมแทบอลิซึมของกรดไขมันนี้ใช้ 2 โมเลกุล ATP ผลผลิตสุทธิของ ATP คือ 146 โมเลกุล

กลับไปที่สารบัญของส่วน ""

"กรดไขมันอิสระ" (FFA) หมายถึงกรดไขมันที่อยู่ในรูปแบบที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ บางครั้งเรียกว่ากรดไขมันไม่เอสเทอริไฟด์ (EFAs) ในพลาสมาในเลือด FFAs แบบสายโซ่ยาวจะสร้างสารเชิงซ้อนที่มีอัลบูมิน และในเซลล์ซึ่งมีโปรตีนที่จับกับกรดไขมันซึ่งเรียกว่า Z-protein อันที่จริงพวกเขาไม่เคยเป็นอิสระ กรดไขมันสายสั้นสามารถละลายได้ในน้ำมากกว่าและพบได้ทั้งในรูปกรดที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนหรือเป็นประจุลบของกรดไขมัน

การกระตุ้นกรดไขมัน

ในกรณีของเมแทบอลิซึมของกลูโคส กรดไขมันต้องถูกแปลงเป็นอนุพันธ์ที่ออกฤทธิ์ก่อนเป็นอย่างแรกอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับเอทีพี และหลังจากนั้นจะสามารถโต้ตอบกับเอ็นไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงต่อไปได้ ในกระบวนการออกซิเดชั่นของกรดไขมัน ระยะนี้เป็นขั้นตอนเดียวที่ต้องการพลังงานในรูปของ ATP ในการปรากฏตัวของ ATP และโคเอ็นไซม์ A เอนไซม์ acyl-CoA synthetase (thiokinase) จะเร่งการเปลี่ยนกรดไขมันอิสระไปเป็น "กรดไขมันที่ออกฤทธิ์" หรือ acyl-CoA ซึ่งทำได้โดยการแตกแยกของฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงานหนึ่งตัว พันธบัตร

การปรากฏตัวของไพโรฟอสฟาเตสอนินทรีย์ซึ่งแยกพันธะฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงานในไพโรฟอสเฟตทำให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของกระบวนการกระตุ้น ดังนั้นในที่สุดพันธะฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงานสองพันธะจึงถูกใช้เพื่อกระตุ้นโมเลกุลกรดไขมันหนึ่งตัว

การสังเคราะห์ Acyl-CoA พบได้ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม เช่นเดียวกับไมโตคอนเดรียภายในและบนเยื่อหุ้มชั้นนอก มีการอธิบายการสังเคราะห์ acyl-CoA จำนวนหนึ่งไว้ในวรรณกรรม มีความเฉพาะเจาะจงสำหรับกรดไขมันที่มีความยาวสายโซ่จำเพาะ

บทบาทของคาร์นิทีนในการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน

คาร์นิทีนเป็นสารประกอบที่แพร่หลาย

โดยเฉพาะมากในกล้ามเนื้อ เกิดจากไลซีนและเมไทโอนีนในตับและไต การกระตุ้นของกรดไขมันที่ต่ำกว่าและการเกิดออกซิเดชันของพวกมันสามารถเกิดขึ้นได้ในไมโตคอนเดรียโดยไม่ขึ้นกับคาร์นิทีน อย่างไรก็ตาม อนุพันธ์ของ acyl-CoA แบบสายยาว (หรือ FFA) ไม่สามารถเจาะเข้าไปในไมโตคอนเดรียและออกซิไดซ์ได้ เว้นแต่ว่าพวกมันจะก่อตัวเป็นอนุพันธ์ของอะซิลคาร์นิทีน ที่ด้านนอกของเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในคือเอ็นไซม์คาร์นิทีน-พาลมิโตอิลทรานสเฟอเรส I ซึ่งถ่ายโอนหมู่อะซิลที่มีสายโซ่ยาวไปเป็นคาร์นิทีนด้วยการก่อตัวของอะซิลคาร์นิทีน หลังสามารถเจาะเข้าไปในไมโตคอนเดรียซึ่งมีเอนไซม์ที่กระตุ้นกระบวนการ (-ออกซิเดชัน.

กลไกที่เป็นไปได้ที่อธิบายการมีส่วนร่วมของคาร์นิทีนในการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันในไมโตคอนเดรียแสดงไว้ในรูปที่ 23.1. นอกจากนี้ ไมโทคอนเดรียยังมีเอ็นไซม์อีกชนิดหนึ่งคือคาร์นิทีน อะซิติลทรานสเฟอเรส ซึ่งกระตุ้นการถ่ายโอนกลุ่มอะซิลสายสั้นระหว่าง CoA และคาร์นิทีน การทำงานของเอนไซม์นี้ยังไม่ชัดเจน

ข้าว. 23.1. บทบาทของคาร์นิทีนในการขนส่งกรดไขมันสายยาวผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน acyl-CoA ที่มีสายโซ่ยาวไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในได้ ในขณะที่ acylcarnitine ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของ carnitine palmitone transferase I สามารถผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในได้ Carnitine acylcarnitine fanlocase เป็นระบบขนส่ง ดำเนินการถ่ายโอนโมเลกุลอะซิลคาร์นิทีนผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน ควบคู่ไปกับการปล่อยคาร์นิทีน mopscule อิสระ จากนั้น ภายใต้การกระทำของคาร์นิทีน พาลมิโตอิลทรานสเฟอเรส 11 ซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นบนผิวด้านในของเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน อะซิลคาร์นิทีนจะทำปฏิกิริยากับ CoA เป็นผลให้เกิด acyl-CoA ขึ้นอีกครั้งในเมทริกซ์ยล และคาร์นิทีนจะถูกปลดปล่อยออกมา

อาจจะ,

มันอำนวยความสะดวกในการขนส่งกลุ่มอะเซทิลข้ามเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย

b-ออกซิเดชันของกรดไขมัน

แนวคิดทั่วไปแสดงไว้ในรูปที่ 23.2. ในระหว่างการออกซิเดชันของกรดไขมัน 13 อะตอม คาร์บอน 2 อะตอมจะถูกแยกออกจากส่วนปลายคาร์บอกซิลของโมเลกุล acyl-CoA โซ่คาร์บอนขาด

ข้าว. 23.2. โครงการออกซิเดชันของกรดไขมัน

ระหว่างอะตอมของคาร์บอนในตำแหน่งที่ชื่อเกิดขึ้น - ออกซิเดชัน เศษคาร์บอนสองส่วนที่เป็นผลลัพธ์คืออะซีติล-CoA ดังนั้นในกรณีของ palmitoyl-CoA จะเกิดโมเลกุล acetyl-CoA 8 ตัวขึ้น

ลำดับของปฏิกิริยา

เอ็นไซม์จำนวนหนึ่งซึ่งเรียกรวมกันว่ากรดไขมันออกซิเดสนั้นพบได้ในเมทริกซ์ของยลในบริเวณใกล้เคียงของห่วงโซ่ทางเดินหายใจที่อยู่ในเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน ระบบนี้เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของ acyl-CoA ไปเป็น acetyl-CoA ซึ่งควบคู่ไปกับ phosphorylation ของ ADP ถึง ATP (รูปที่ 23.3)

หลังจากการแทรกซึมของชิ้นส่วน acyl ผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียด้วยการมีส่วนร่วมของระบบขนส่งคาร์นิทีนและการถ่ายโอนของกลุ่ม acyl จากคาร์นิทีน อะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมจะถูกแยกออกจากอะตอมของคาร์บอนในตำแหน่งที่เร่งปฏิกิริยาโดย acyl-CoA-dehydrogenase ผลคูณของปฏิกิริยานี้คือ เอ็นไซม์คือฟลาโวโปรตีน กลุ่มเทียมคือ FAD การเกิดออกซิเดชันของไมโตคอนเดรียในระบบทางเดินหายใจเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของฟลาโวโปรตีนอื่น เรียกว่าฟลาโวโปรตีนที่ถ่ายเทอิเล็กตรอน [ดู กับ. 123). นอกจากนี้ พันธะคู่ยังถูกไฮเดรท ซึ่งทำให้เกิด 3-ไฮดรอกซีเอซิล-CoA ปฏิกิริยานี้เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ A2-enoyl-CoA-hydratase จากนั้น 3-hydroxyacyl-OoA จะถูกดีไฮโดรจิเนตที่อะตอมของคาร์บอนที่ 3 เพื่อสร้าง 3-ketoacyl-CoA; ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งโดย 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase โดยมีส่วนร่วมของ NAD เป็นโคเอ็นไซม์ 3-Ketoacyl-CoA ถูกแยกออกระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่สองและที่สามโดย 3-ketothiolase หรือ acetyl-CoA-acetyl transferase เพื่อสร้าง acetyl-CoA- และ acyl-CoA-derivative ซึ่งเป็นอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมที่สั้นกว่า acyl- ดั้งเดิม โมเลกุลของ CoA ความแตกแยกของ thiolytic นี้ต้องการการมีส่วนร่วมของอีกหนึ่งโมเลกุล acyl-CoA ที่ถูกตัดทอนผลลัพธ์จะกลับเข้าสู่วงจร P-oxidation อีกครั้ง โดยเริ่มจากปฏิกิริยา 2 (รูปที่ 23.3) ด้วยวิธีนี้ กรดไขมันสายยาวสามารถย่อยสลายเป็นชิ้นส่วนอะซิติล-CoA (ชิ้นส่วน C2) ได้อย่างสมบูรณ์ หลังในวัฏจักรกรดซิตริกซึ่งเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียจะถูกออกซิไดซ์เป็น

การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันที่มีอะตอมของคาร์บอนเป็นเลขคี่

b-การออกซิเดชันของกรดไขมันที่มีอะตอมของคาร์บอนเป็นเลขคี่จะสิ้นสุดลงที่ขั้นตอนของการก่อตัวของชิ้นส่วนคาร์บอนสามชิ้น - โพรพิโอนิล-CoA ซึ่งจะกลายเป็นตัวกลางของวัฏจักรกรดซิตริก (ดูรูปที่ 20.2)

พลังงานของกระบวนการออกซิเดชันของกรดไขมัน

เป็นผลมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปตามห่วงโซ่ทางเดินหายใจจากฟลาโวโปรตีนและ NAD ที่ลดลง พันธะฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงาน 5 ชนิดจึงถูกสังเคราะห์ขึ้น (ดูบทที่ 13) สำหรับทุกๆ 7 (จาก 8) โมเลกุลของอะเซทิล-โคเอที่เกิดขึ้นระหว่างบี-ออกซิเดชันของ กรดปาลมิติก มีโมเลกุลอะเซทิลทั้งหมด 8 โมเลกุลเกิดขึ้น -CoA และแต่ละโมเลกุลผ่านวงจรกรดซิตริก ทำให้เกิดการสังเคราะห์พันธะที่อุดมด้วยพลังงาน 12 พันธะ โดยรวมต่อโมเลกุลของปาล์มเมท พันธะฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงาน 8 x 12 = 96 ถูกสร้างขึ้นตามเส้นทางนี้ พิจารณาสองลิงก์ที่จำเป็นในการเปิดใช้งาน

(ดูการสแกน)

ข้าว. 23.3. P ออกซิเดชันของกรดไขมัน Long-chain acyte CoA ถูกทำให้สั้นลงอย่างต่อเนื่อง โดยผ่านเซลล์หลังจากวัฏจักรของปฏิกิริยาเอนไซม์ 2-5; อันเป็นผลมาจากแต่ละรอบ การกำจัด acetyl-CoA ที่เร่งปฏิกิริยาโดยไธโอเลสเกิดขึ้น (ปฏิกิริยา 5) เมื่ออนุมูล acyl สี่คาร์บอนยังคงอยู่ จากปฏิกิริยา 5 โมเลกุลอะซิติล-CoA สองโมเลกุลจะถูกสร้างขึ้นจากมัน

กรดไขมัน เราได้รับพันธะที่อุดมด้วยพลังงานทั้งหมด 129 พันธะต่อโมลหรือ kJ เนื่องจากพลังงานอิสระจากการเผาไหม้ของกรดปาลมิติกประมาณ 40% ของพลังงานที่เก็บอยู่ในรูปของพันธะฟอสเฟตในระหว่างการออกซิเดชันของกรดไขมัน

การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันในเปอร์รอกซิโซม

ในเปอร์รอกซิโซม β-ออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นในรูปแบบดัดแปลง ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันในกรณีนี้คืออะซิติล-CoA และสารหลังถูกสร้างขึ้นในระยะเร่งปฏิกิริยาโดยดีไฮโดรจีเนสที่เกี่ยวข้องกับฟลาโวโปรตีน เส้นทางออกซิเดชันนี้ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับฟอสโฟรีเลชันและการก่อตัวของ ATP แต่ยอมให้กรดไขมันสายโซ่ยาวมากย่อยสลายได้ (เช่น); มันเปิดด้วยอาหารที่อุดมไปด้วยไขมันหรือลดไขมัน ยาเสพติดเช่น คลอไฟเบรต เอนไซม์เปอร์รอกซิโซมไม่โจมตีกรดไขมันสายสั้น และกระบวนการออกซิเดชัน P จะหยุดลงเมื่อออกตาโนอิล-CoA หมู่ออกทาโนอิลและอะเซทิลจะถูกลบออกจากเปอร์รอกซิโซมในรูปของออกตาโนอิลคาร์นิทีนและอะซิติลคาร์นิทีนและถูกออกซิไดซ์ในไมโตคอนเดรีย

a- และ b-Oxidation ของกรดไขมัน

การเกิดออกซิเดชันเป็นเส้นทางหลักสำหรับแคแทบอลิซึมของกรดไขมัน อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการค้นพบว่า β-ออกซิเดชันของกรดไขมันเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อสมอง กล่าวคือ ความแตกแยกตามลำดับของชิ้นส่วนคาร์บอนเดียวจากปลายคาร์บอกซิลของโมเลกุล กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับตัวกลางที่ประกอบด้วยมัน ไม่ได้มาพร้อมกับการก่อตัวของพันธะฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงาน

การออกซิเดชันของกรดไขมันโดยปกติไม่มีนัยสำคัญมากนัก การเกิดออกซิเดชันประเภทนี้ถูกเร่งโดยไฮดรอกซีเลสโดยมีส่วนร่วมของไซโตโครมค 123) ดำเนินการในเอนโดพลาสมิก -กลุ่มกลายเป็น -กลุ่ม ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์เป็น -COOH; ผลที่ได้คือกรดไดคาร์บอกซิลิก หลังถูกทำลายโดย P-oxidation มักจะเป็นกรด adipic และ suberic ซึ่งจะถูกลบออกในปัสสาวะ

ลักษณะทางคลินิก

คีโตซีสพัฒนาในอัตราที่สูงของการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันในตับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันเกิดขึ้นกับพื้นหลังของการขาดคาร์โบไฮเดรต (ดูหน้า 292) อาการคล้ายคลึงกันเกิดขึ้นเมื่อรับประทานอาหารที่มีไขมันสูง อดอาหาร โรคเบาหวาน, คีโตซีสในโคให้นมบุตรและภาวะเป็นพิษจากการตั้งครรภ์ (คีโตซีส) ในแกะ ต่อไปนี้เป็นสาเหตุของการหยุดชะงักของการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน

การขาดคาร์นิทีนเกิดขึ้นในทารกแรกเกิด ส่วนใหญ่มักเป็นทารกที่คลอดก่อนกำหนด มันเกิดจากการละเมิดการสังเคราะห์ทางชีวภาพของคาร์นิทีน หรือ "รั่ว" ในไต การสูญเสียคาร์นิทีนอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการฟอกไต ผู้ป่วยที่เป็นโรคกรดในปัสสาวะจะสูญเสียคาร์นิทีนจำนวนมากซึ่งถูกขับออกจากร่างกายในรูปของคอนจูเกตที่มีกรดอินทรีย์ เพื่อเติมเต็มการสูญเสียของสารประกอบนี้ ผู้ป่วยบางรายต้องการอาหารพิเศษที่มีอาหารที่มีคาร์นิทีน สัญญาณและอาการของการขาดคาร์นิทีนคือการโจมตีของภาวะน้ำตาลในเลือดที่เกิดจากการลดลงของ gluconeogenesis อันเป็นผลมาจากการละเมิดกระบวนการ - การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน, การก่อตัวของคีโตนลดลงพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของ FFA ใน พลาสม่าในเลือด กล้ามเนื้ออ่อนแรง (myasthenia gravis) เช่นเดียวกับการสะสมของไขมัน เมื่อรักษาภายในให้ทานยาคาร์นิทีน อาการของภาวะขาดคาร์นิทีนมีความคล้ายคลึงกับอาการของเรย์มาก ซึ่งเนื้อหาคาร์นิทีนก็เป็นปกติ ยังไม่ทราบสาเหตุของโรค Reye

การลดลงของกิจกรรมของตับ carnitine palmitoyltransferase นำไปสู่ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำและการลดลงของเนื้อหาของคีโตนในร่างกายในเลือดและการลดลงของกิจกรรมของกล้ามเนื้อ carnitine palmitoyltransferase นำไปสู่การหยุดชะงักของการออกซิเดชันของกรดไขมันเป็นผล ซึ่งกล้ามเนื้ออ่อนแรงเกิดขึ้นเป็นระยะและ myoglobinuria พัฒนา

โรคอาเจียนจาเมกาเกิดขึ้นในคนหลังจากกินผลไม้สุกของ aki (Blig-hia sapida) ซึ่งมีสารพิษ hypoglycine ซึ่งยับยั้ง acyl-CoA dehydrogenase อันเป็นผลมาจากการยับยั้งกระบวนการ β-oxidation

ด้วย dicarboxylic aciduria กรดจะถูกขับออกมาและภาวะน้ำตาลในเลือดลดลงซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาในร่างกายของคีโตน สาเหตุของโรคนี้คือการขาด acyl-CoA dehydrogenase ของกรดไขมันสายโซ่กลางในไมโตคอนเดรีย ในกรณีนี้ β-ออกซิเดชันจะถูกรบกวนและ β-ออกซิเดชันของกรดไขมันสายยาวจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะถูกทำให้สั้นลงจนถึงกรดไดคาร์บอกซิลิกสายกลางซึ่งถูกขับออกจากร่างกาย

โรค Refsum เป็นโรคทางระบบประสาทที่หายากซึ่งเกิดจากการสะสมของกรดไฟทานิกในเนื้อเยื่อซึ่งเกิดจากไฟทอล ส่วนหลังเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ซึ่งเข้าสู่ร่างกายด้วยผลิตภัณฑ์จากพืช กรดไฟทานิกประกอบด้วยหมู่เมทิลที่อะตอมของคาร์บอนที่สาม ซึ่งขัดขวางการออกซิเดชันของβ โดยปกติหมู่เมทิลนี้

(ดูการสแกน)

ข้าว. 23.4. ลำดับปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัว เช่น กรดไลโนเลอิก -กรดไขมันหรือกรดไขมันที่ก่อตัวเข้าสู่เส้นทางนี้ในระยะที่ระบุในแผนภาพ

กำจัดออกโดย a-oxidation แต่ในคนที่เป็นโรค Refsum มีความผิดปกติ แต่กำเนิดของระบบ a-oxidation ซึ่งนำไปสู่การสะสมของกรด phytanic ในเนื้อเยื่อ

Zellweger's syndrome หรือ cerebrohepatorenal syndrome เป็นโรคที่สืบทอดมาซึ่งพบได้ยากซึ่งไม่มีเปอร์รอกซิโซมในเนื้อเยื่อทั้งหมด ในผู้ป่วยที่เป็นโรคเซลเวเกอร์ กรดจะสะสมในสมอง เนื่องจากกรดไขมันสายยาวไม่เกิดออกซิเดชันเนื่องจากไม่มีเปอร์รอกซิโซม

การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัว

เปอร์ออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนในไมโครโซม

เปอร์ออกซิเดชันที่ขึ้นกับ NADPH ของกรดไขมันไม่อิ่มตัวถูกเร่งโดยเอนไซม์ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไมโครโซม (ดูหน้า 124) สารต้านอนุมูลอิสระ เช่น BHT (butylated hydroxytoluene) และ a-tocopherol (vitamin E) ยับยั้งการเกิด lipid peroxidation ในไมโครโซม