Для окисления жирных кислот существует свой путь

В митохондриях

Насыщенные жирные кислоты

В митохондриях , то разложение из насыщенных жирных кислот с помощью бета-окисления включает в себя четыре реакции , которые имеют место в митохондриях .

Реакция	Фермент	Описание
	Ацил-КоА дегидрогеназа	Дегидрирование с помощью ФАД . Дегидрирование в присутствии FAD катализируемой оксидоредуктазы , то ацил-КоА — дегидрогеназа , происходит между бета и альфа атомов углерода (углероды 2 и 3 в номенклатуре IUPAC ). Существует образование транс-Д 2 -enoyl-КоА в C н . FADH 2будет окислен в дыхательной цепи с выделением энергии в виде АТФ .
	Эноил-КоА гидратаза	Увлажнение . Эта реакция присоединения катализируется кротоназой из группы лиаз . Изза близости к кетону группы , то двойная связь поляризуется (β углерод δ +, то углерод α является δ-): группа ОН вода связывается с бетой углерода с образованием L & beta; hydroxyacyl — CoA в C n . Эта обратимая реакция стереоспецифична и приводит к L- изомеру .
	3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназа	Окисление с помощью NAD + с образованием бета-кетоацил-СоА в C н . НАДНО будет окислен в дыхательной цепи с выделением энергии в виде АТФ .
	Ацетил-КоА C-ацилтрансфераза	Тиолиз . Эта реакция катализируется трансферазой , β-кетотиолазой , в присутствии кофермента А и приводит к образованию: из ацетил-КоА , деградирует в цикле Кребса , в липогенеза , в кетогенеза  ; из ацил-СоА в С п -2 , разлагается бета-окисления согласно итеративного процесса до тех пор , как п > 3 .

Полная деградация жирной кислоты продолжается до тех пор, пока углеродная цепь не будет полностью разрезана на молекулы ацетил-КоА  : это спираль Линена . Каждый виток спирали укорачивает ацил-КоА на два атома углерода и высвобождает одну молекулу ацетил-КоА , одну молекулу FADH _2.и молекула НАДН . Это ухудшение происходит путем окисления на последовательных бета атомов углерода ( гидратации и тиолиза шагов выше), поэтому термин «  β-окисления  ».

С четным числом атомов углерода

Цикл Кребса с глиоксилатным циклом (отсутствует у животных ).

В случае насыщенных жирных кислот с четным числом атомов углерода последний виток спирали Линена приводит к образованию двух молекул ацетил-КоА , одной молекулы FADH _2.и молекула НАДН . Каждый из ацетил-СоА — молекул может быть затем окислен с помощью цикла Кребса или, наоборот , быть использованы для биосинтеза .

С нечетным числом атомов углерода

В случае насыщенных жирных кислот с нечетным числом атомов углерода последний виток спирали Линена приводит к образованию молекулы пропионил-КоА , молекулы ацетил-КоА , молекулы FADH _2.и молекула НАДН .

Пропионил-КоА сначала карбоксилирования с помощью бикарбоната иона HCO ₃ —под действием пропионил-КоА- карбоксилазы с образованием D- метилмалонил-КоА во время реакции с участием кофактора биотина и гидролиза молекулы АТФ . Метилмалонили-КоА эпимераза дает L -méthylmalonyl-КоА , который превращается в сукциниле-КоА в метилмалониле-КоА мутазов , в фермент , требующий кофактор Аргументы B ₁₂ ( кобаламин ). Сукцинили-КоА является промежуточным продуктом цикла Кребса , именно на этом уровне , что пропионили-КоА обгоняет последний.

Однако сукцинил-КоА не снабжает цикл Кребса окисляемыми атомами углерода, он только увеличивает количество промежуточных продуктов цикла Кребса, присутствующих в клетке. Если они превышают спрос cataplérotique , например , для получения аспартат или глутамата , часть оксалоацетата цикла может быть ориентирована глюконеогенезом с помощью в фосфоенолпирувата по фосфоенолпирувата карбоксикиназе  :

GTP + оксалоацетат → GDP + фосфоенолпируват + CO ₂.

Ненасыщенные жирные кислоты

Β-окисление ненасыщенных жирных кислот представляет собой особую проблему из-за возможного присутствия одной или нескольких плохо расположенных двойных связей, препятствующих образованию двойной транс- Δ 2 связи под действием ацил-CoA дегидрогеназы .

Таким образом, додеценоил-КоА- изомераза превращает цис- Δ 3 или транс- Δ 3 связи в транс- Δ 2 связь , которая является ферментативным субстратом для ацил-КоА дегидрогеназы.

Наличие связи Δ 4 не блокирует окисление, которое дает две двойные связи Δ 2 , Δ 4  ; с другой стороны, эта конфигурация блокирует еноил-CoA гидратазу и требует действия 2,4-диеноил-CoA редуктазы для преобразования транс- Δ 2 , транс- Δ 4 или транс- Δ 2 , цис- связей -Δ 4 в транс- Δ 2 связи .

Наконец, в случае полиненасыщенных жирных кислот, то Δ 3,5 -Δ 2,4- dienoyl-КоА изомеразы необходимо преобразовать Д 3 , А 5 связей в А 2 , Δ 4 связи , конфигурация которого можно лечить в 2,4-diénoyl-CoA — редуктазы , а затем еноил-СоА — гидратазы.

Активация челночного транспорта жирных кислот и карнитина

(о) Перенос ацильных групп из ацила-СоА из цитозола в митохондрии в виде ацилкарнитин с помощью в карнитин-ацилкарнитин транслоказа .

Жирные кислоты разлагаются в митохондриях в виде ацил-КоА . Они формируются под действием ацил-СоА — синтетазы , который катализирует в реакцию  :

+ АТФ + КоА-SH   →   + АМФ + PP _i .

Образовавшийся пирофосфат быстро гидролизуется в цитозоле , что смещает равновесие реакции в сторону образования ацил-КоА. Механизм реакции включает прохождение через ацил аденилат промежуточный . Короткоцепочечные жирные кислоты могут диффундировать через митохондриальные мембраны , поэтому их активация до ацил-КоА может быть достигнута внутри митохондриального матрикса  ; Напротив, жирные кислоты с более длинной цепью должны активироваться в цитозоле и пересекать митохондриальные мембраны с помощью карнитинового челнока . Они в этом случае преобразуется в ацилкарнитина путем переноса ацильной группы к молекуле карнитина под действием карнитин ацилтрансферазы из внешней митохондриальной мембраны (CpTi).

Затем ацилкарнитин может проникать в межмембранное пространство митохондрий через порин на внешней мембране и затем пересекать внутреннюю митохондриальную мембрану , заимствуя карнитин-ацилкарнитин транслоказу , которая функционирует как антипорт для обмена молекулы карнитина из митохондриального матрикса на молекулу ацилкарнитина из межмембранное пространство.

Оказавшись в матрице, молекулы ацилкарнитина могут восстанавливать свою ацильную группу до кофермента А под действием карнитинацилтрансферазы внутренней мембраны (CPTII) для восстановления ацил-КоА .

Затем может начаться β-окисление .

Окисление ненасыщенных жирных кислот

Ненасыщенные жирные кислоты (НЖК) составляют почти половину от общего количества жирных кислот в организме человека. Особенности β-окисления таких кислот определяются положением и числом двойных связей. Двойные связи (-C=C-) природных ненасыщенных жирных кислот (олеиновой, линолевой и т. д.) имеют цис-конфигурацию, а в КоА-эфирах ненасыщенных кислот, являющихся промежуточными продуктами при β-окислении насыщенных жирных кислот, двойные связи имеют транс-конфигурацию. β-Окисление этих кислот идёт обычным путём до тех пор, пока двойная связь не окажется между третьим и четвёртым атомами углерода. Затем фермент еноил-КоА-изомераза (КФ 5.3.3.8) перемещает двойную связь из положения Δ3-4 в положение Δ2-3 и изменяет цис-конформацию двойной связи на транс-, которая требуется для β-окисления. Далее процесс протекает также, как и для насыщенных кислот.

При окислении жирных кислот, имеющих две (-С=C-C-C=C-) и более ненасыщенные связи, требуется ещё один дополнительный фермент β-гидроксиацил-КоА-эпимераза (КФ 1.1.1.35).

Скорость окисления ненасыщенных жирных кислот много выше, чем насыщенных, что обусловлено наличием двойных связей. Например, если взять за эталон скорость окисления насыщенной стеариновой кислоты, то скорость окисления олеиновой в 11, линолевой в 114, линоленовой в 170, а арахидоновой почти в 200 раз выше, чем стеариновой.

Нечетные насыщенные жирные кислоты

Как правило, жирные кислоты с нечетным количеством атомов углерода содержатся в липидах растений и некоторых морских организмов. Многие жвачные животные образуют большое количество 3-углеродного пропионата во время ферментации углеводов в рубце. Длинноцепочечные жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода встречаются, в частности, в жире и молоке жвачных животных.

Цепи с нечетным числом атомов углерода окисляются так же, как и цепи с четным номером, но конечными продуктами являются пропионил-КоА и ацетил-КоА.

Пропионил-КоА сначала карбоксилируется с использованием бикарбонат- иона в D-стереоизомер метилмалонил-КоА в реакции, в которой участвует биотиновый кофактор , АТФ и фермент пропионил-КоА-карбоксилаза . Углерод бикарбонатного иона добавляется к среднему углероду пропионил-КоА, образуя D-метилмалонил-КоА. Однако конформация D ферментативно преобразуется в конформацию L под действием метилмалонил-КоА-эпимеразы , затем она подвергается внутримолекулярной перегруппировке, которая катализируется мутазой метилмалонил-КоА (требующей B ₁₂ в качестве кофермента) с образованием сукцинил-КоА. Образовавшийся сукцинил-КоА может затем войти в цикл лимонной кислоты .

Однако, в то время как ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты путем конденсации с существующей молекулой оксалоацетата, сукцинил-КоА входит в цикл как самостоятельный основной компонент. Таким образом, сукцинат просто добавляет к популяции циркулирующих молекул в цикле и не подвергается чистому метаболизму, пока находится в нем. Когда это вливание промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты превышает катаплеротическую потребность (например, для синтеза аспартата или глутамата ), некоторые из них могут быть извлечены в путь глюконеогенеза в печени и почках через фосфоенолпируваткарбоксикиназу и преобразованы в свободную глюкозу.

Химические свойства

Химические свойства Ж. к. определяются свойствами их COOH-групп и углеводородного радикала. В COOH-группе связь O—H ослаблена за счет смещения электронной плотности в двойной C=O связи к кислороду, и поэтому протон может быть легко отщеплен. Это приводит к появлению стабильного аниона к-ты:

Сродство карбонилового остатка к электронам может быть частично удовлетворено за счет соседней метиленовой группы, водородные атомы к-рой наиболее активны по сравнению с остальными. Константа диссоциации COOH-группы Ж. к. равна 10-4—10-5 М, т. е. ее величина гораздо ниже, чем у неорганических к-т. Наиболее сильной из Ж. к. является муравьиная к-та. COOH-группа Ж. к. обладает способностью реагировать в водных р-рах с щелочноземельными металлами. Соли высших Ж. к. с этими металлами называются мылами (см.). Мыла обладают свойствами поверхностно-активных веществ — детергентов (см.). Натриевые мыла твердые, калиевые — жидкие. Гидроксил COOH-групп Ж. к. может быть легко замещен на галоген с образованием галогенангидридов, которые широко используются в органических синтезах. При замещении галогена остатком другой к-ты образуются ангидриды Ж. к., при замещении остатком спирта — их сложные эфиры, аммиаком — амиды, гидразином — гидразиды. Наиболее распространены в природе сложные эфиры трехосновного спирта глицерина и высших Ж. к. — жиры (см.). Водород альфа-углеродного атома Ж. к. может быть легко замещен галогеном с образованием галогенсодержащих Ж. к. Непредельные Ж. к. могут существовать в виде цис- и транс-изомеров. Большинство природных ненасыщенных Ж. к. имеют цис-конфигурацию (см. Изомерия). Степень ненасыщенности Ж. к. определяют йодометрическим титрованием двойных связей. Процесс превращения ненасыщенных Ж. к. в насыщенные получил название гидрогенизации, обратный процесс— дегидрогенизации (см. Гидрогенизация).

Природные Ж. к. получают путем гидролиза жиров (их омыления) с последующей дробной перегонкой или хроматографическим разделением освободившихся Ж. к. Неприродные Ж. к. получают путем окисления углеводородов; реакция протекает через стадию образования гидроперекисей и кетонов.

Выход энергии [ править ]

Выход АТФ для каждого цикла окисления теоретически является максимальным выходом 17, поскольку НАДН производит 3 АТФ, ФАДН ₂ производит 2 АТФ, а полный оборот ацетил-КоА в цикле лимонной кислоты дает 12 АТФ. [ необходима цитата ] На практике это ближе к 14 АТФ для полного цикла окисления, поскольку теоретический выход не достигается — обычно он ближе к 2,5 АТФ на произведенную молекулу НАДН, 1,5 АТФ на каждую произведенную молекулу ФАДН ₂ , и это равно 10 АТФ за цикл TCA [ необходима ссылка ] (в соответствии с соотношением P / O ), в разбивке следующим образом:

Источник	АТФ	Общий
1 FADH 2	х 1,5 АТФ	= 1,5 АТФ (теоретически 2 АТФ) [ необходима ссылка ]
1 НАДН	х 2,5 АТФ	= 2,5 АТФ (Теоретически 3 АТФ) [ ссылка ]
1 ацетил-КоА	х 10 АТФ	= 10 АТФ (теоретически 12 АТФ) [ необходима ссылка ]
ОБЩИЙ		= 14 АТФ

Для насыщенного жира с четным номером (C _2n ) необходимо n — 1 окислений, и в конечном процессе образуется дополнительный ацетил-КоА. Кроме того, два эквивалента АТФ теряются во время активации жирной кислоты. Следовательно, общий выход АТФ можно выразить как:

(n — 1) * 14 + 10 — 2 = общий АТФ

или же

7н-6 (альтернативно)

Например, выход пальмитата (C ₁₆ , n = 8 ) по АТФ составляет:

7 * 16-6 = 106 АТФ

Представлено в виде таблицы:

Источник	АТФ	Общий
7 FADH 2	х 1,5 АТФ	= 10,5 АТФ
7 НАДН	х 2,5 АТФ	= 17,5 АТФ
8 ацетил-КоА	х 10 АТФ	= 80 АТФ
Активация		= -2 АТФ
СЕТЬ		= 106 АТФ

[ необходима цитата ]

Для насыщенного жира с нечетным номером (C _2n ) необходимо 0,5 * n — 1,5 окисления, и в конечном процессе образуется дополнительный пальмитоил-КоА, который затем превращается в сукцинил-КоА посредством реакции карбоксилирования и, таким образом, генерирует дополнительные 5 АТФ (1 Однако АТФ расходуется в процессе карбоксилирования, таким образом, генерируя чистые 4 АТФ). Кроме того, два эквивалента АТФ теряются во время активации жирной кислоты. Следовательно, общий выход АТФ можно выразить как:

(0,5 n — 1,5) * 14 — 2 = общий АТФ

или же

7н-19 (альтернативно)

Например, выход маргариновой кислоты (C ₁₇ , n = 17 ) АТФ составляет:

7 * 17 — 19 = 100

Для источников, которые используют большие количества продукции АТФ, описанные выше, общая сумма будет 129 АТФ = {(8-1) * 17 + 12-2} эквивалентов на пальмитат.

Бета-окисление ненасыщенных жирных кислот изменяет выход АТФ из-за потребности в двух возможных дополнительных ферментах.

Таблица 1. НАЗВАНИЯ И ФОРМУЛЫ НЕКОТОРЫХ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Тривиальное название	Рациональное название	Формула
Неразветвленные насыщенные жирные кислоты (CnH2n+1COOH)
Муравьиная	Метановая	HCOOH
Уксусная	Этановая	CH3COOH
Пропионовая	Пропановая	CH3CH2COOH
Масляная	Бутановая	CH3(CH2)2COOH
Валериановая	Пентановая	CH3(CH2)3COOH
Капроновая	Гексановая	CH3(CH2)4COOH
Энантовая	Гептановая	CH3(CH2)5COOH
Каприловая	Октановая	CH3(CH2)6COOH
Пеларгоновая	Нонановая	CH3(CH2)7COOH
Каприновая	Декановая	CH3(CH2)8COOH
—	Ундекановая	CH3(CH2)9COOH
Лауриновая	Додекановая	CH3(CH2)10COOH
—	Тридекановая	CH3(CH2)11COOH
Миристиновая	Тетрадекановая	CH3(CH2)12COOH
—	Пентадекановая	CH3(CH2)13COOH
Пальмитиновая	Гексадекановая	CH3(CH2)14COOH
Маргариновая	Гептадекановая	CH3(CH2)15COOH
Стеариновая	Октадекановая	CH3(CH2)16COOH
—	Понадекановая	CH3(CH2)17COOH
Арахиновая	Эйкозановая	CH3(CH2)18COOH
—	Генэйкозановая	CH3(CH2)19COOH
Бегеновая	Докозановая	CH3(CH2)20COOH
Лигноцериновая	Тетракозановая	CH3(CH2)22COOH
Керотиновая	Гексакозановая	CH3(CH2)24COOH
Монтановая	Октакозановая	CH3(CH2)26COOH
Мелиссиновая	Триаконтановая	СН3(СН2)28СООН
Лацериновая	Дотриаконтановая	СН3(СН2)30СООН
	Разветвленные насыщенные жирные кислоты (CnH2n-1COOH)
Туберкулостеариновая	10-метилоктадекановая
Фтионовая	3, 13, 19-триметил-трикозановая
Неразветвленные мононенасыщенные жирные кислоты (CnH2n-1COOH)
Кротоновая	—	CH3CH=CHCOOH
Капролеиновая	9-деценовая	CH2=CH(CH2)7COOH
Лауролеиновап	Дис-9-додеценовая	СН3СН2СН=СН(СН2)7СООН
—	Дис-5-додеценовая	СН3(СН2)5СН=СН(СН2)3СООН
Миристолеиновая	Дис-9-тетрадеценовая	СН3(СН2)3СН=СН(СН2)7СООН
Пальм олеиновая	Дис-9-гексадеценовая	СН3(СН2)5СН=СН(СН2)7СООН
Олеиновая	Дис-9-октадеценовая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН
Элаидиновая	Транс-9-октадеценовая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН
Петрозелиновая	Цис-6-октадеценовая	СН3(СН2)10СН=СН(СН2)4СООН
Петроселандовая	Транс-6-октадеценовая	СН3(СН2)10СН=СН(СН2)4СООН
Вакценовая	Цис-11-октадеценовая	СН3(СН2)5СН=СН(СН2)9СООН
Гадолеиновая	Дис-9-эйкозеновая	СН3(СН2)9СН=СН(СН2)7СООН
Цетолеиновая	Цис-11-докозеновая	СН3(СН2)9СН=СН(СН2)9СООН
Эруковая	Цис-13-докозеновая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)11СООН
Нервоновая	Цис-15-тетракозеновая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)13СООН
Ксименовая	17-гексакозеновая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)15СООН
Люмекеиновая	21-триаконтеновая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)19СООН
Неразветвленные полиненасыщенные жирные кислоты (CnH2n-xCOOH)
Линолевая	Дис-9, 12-октадекадиеновая	СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН
Линэлаидиновая	Транс-9, 12-октадекадиеновая	СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН
Линоленовая	Цис-9,12,15-октадекатриеновая	СН3СН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН
Линоленэлаидиновая	Транс- 9, 12, 15-октадекатриеновая	СН3СН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН
альфа-Элеостеариновая	Дис-9, транс-11, 13-октадекатриеновая	СН3(СН2)3СН=СНСН=СНСН=СН(СН2)7СООН
бета-Элеостеариновая	Транс-9, 11, 13-октадекатрие-новая	СН3(СН2)3СН=СНСН=СНСН=СН(СН2)7СООН
гамма-Линоленовая	Дис-9, транс-11, цис-i3-октадекатриеновая	СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)4СООН
Пуницивая	Цис-9, транс-11, цис-13-октадекатриеновая	СН3(СН2)3СН=СНСН=СНСН=СН(СН2)7СООН
Гомо-гамма-линоленовая	Цис- 8, 11, 14, 17-эйкозатриеновая	СН3(СН2)7СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)3СООН
Арахидоновая	Цис-5, 8, 11, 14-эйкозатетраеновая	СН3(СН2)4СН=СНСН2СН==СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)3СООН
—	Цис-8, 11, 14, 17-эйкозатетраеновая	СН3СН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)6СООН
Тимнодоновая	4, 8, 12, 15, 18-эйкозапен-таеновая	СН3СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)2СН=СН(СН2)2СН=СН(СН2)2СООН
Клупанодоновая	4, 8, 12, 15, 19-докозапентаеновая	СН3СН2СН=СН(СН2)2СН==СНСН2СН=СН(СН2)2СН=СН(СН2)2СН=СН(СН2)2СООН
—	Цис-4, 7, 10, 13, 16, 19-докозагексаеновая	СН3(СН2СН=СН)6(СН2)2СООН
Низиновая	4, 8, 12, 15, 18, 21-тетракозагексаеновая	СН3СН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)2СН=СН(СН2)2СН=СН(СН2)2СООН
Оксипроизводные жирных кислот
Диоксистеариновая	9, 10-Диоксиоктадекановая	СН3(СН2)7СНOHСНOH(СН2)7СООН
Цереброновая	2-Окситетракозановая	СН3(СН2)21СНOHСООН
Рицинолевая	12-Окси-9-октадеценовая	СН3(СН2)5СНOHСН2СН=СН(СН2)7СООН
Оксинервоновая	2-Окси-15-тетракозеновая	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)12СНOHСООН
Алициклические жирные кислоты
Гиднокарповая	1 11-(2′- Циклопентенил) — ундекановая
Хаульмугровая	13-(2′-Циклопентенил)-тридекановая
Горликовая	13-(2′-Циклопентенил)-6-тридеценовая

В чем разница между синтезом жирных кислот и бета-окислением?

Синтез жирных кислот — это создание молекул жирных кислот из молекул ацетил-кофермента А и НАДФН посредством серии анаболических реакций ферментами.	Бета-окисление — это окисление или распад жирных кислот на ацетилкофермент А и НАДН в результате серии катаболических реакций ферментами.
Расположение
Синтез жирных кислот происходит в цитоплазме как прокариот, так и эукариот.	Бета-окисление происходит в цитоплазме прокариот и митохондриях эукариот.
Вовлеченные ферменты
Синтез жирных кислот катализируется синтазами жирных кислот.	Бета-окисление катализируется многими отдельными ферментами, включая трифункциональные белки митохондрий.
Производство АТФ
Синтез жирных кислот не производит АТФ.	Бета-окисление производит высокоэнергетическую молекулу АТФ.
Восстановитель использован
В синтезе жирных кислот в качестве восстановителя используется НАДФН.	Бета-окисление использует НАДН и ФАДН в качестве восстановителей.
Запуск процесса
Синтез жирных кислот инициируется ACP (носитель ацильной группы).	Бета-окисление инициируется коферментом А.

Обмен ненасыщенных жирных кислот

Получены убедительные доказательства, что в печени животных стеариновая к-та может превращаться в олеиновую, а пальмитиновая — в пальмитоолеиновую к-ту. Эти превращения, протекающие в микросомах клетки, требуют наличия молекулярного кислорода, восстановленной системы пиридиновых нуклеотидов и цитохрома b5. В микросомах может также осуществляться превращение мононенасыщенных к-т в диненасыщенные, напр, олеиновой к-ты в 6,9-октадекадиеновую к-ту. Наряду с десатурацией Ж. к. в микросомах протекает и их элонгация, причем оба эти процесса могут сочетаться и повторяться. Таким путем, напр., из олеиновой к-ты образуются нервоновая и 5, 8, 11-эйкозатетраеновая к-ты.

Вместе с тем ткани человека и ряда животных потеряли способность синтезировать некоторые полиненасыщенные к-ты. К ним относятся линолевая (9,12-октадекадиеновая), линоленовая (6,9,12-октадекатриеновая) и арахидоновая (5, 8, 11, 14-эйкозатетраеновая) к-ты. Эти к-ты относят к категории незаменимых Ж. к. При длительном их отсутствии в пище у животных наблюдается отставание в росте, развиваются характерные поражения со стороны кожи и волосяного покрова. Описаны случаи недостаточности незаменимых Ж. к. и у человека. Линолевая и линоленовая к-ты, содержащие соответственно две и три двойные связи, а также родственные им полиненасыщенные Ж. к. (арахидоновая и др.) условно объединены в группу под названием «витамин F».

Биол, роль незаменимых Ж. к. прояснилась в связи с открытием нового класса физиологически активных соединений — простагландинов (см.). Установлено, что арахидоновая к-та и в меньшей степени линолевая являются предшественниками этих соединений.

Ж. к. входят в состав разнообразных липидов: глицеридов, фосфатидов (см.), эфиров холестерина (см.), сфинголипидов (см.) и восков (см.).

Основная пластическая функция Ж. к. сводится к их участию в составе липидов в построении биол, мембран, составляющих скелет животных и растительных клеток. В биол, мембранах обнаружены гл. обр. эфиры следующих Ж. к.: стеариновой, пальмитиновой, олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой и докозагексаеновой. Ненасыщенные Ж. к. липидов биол, мембран могут окисляться с образованием липидных перекисей и гидроперекисей — так наз. перекисное окисление ненасыщенных Ж. к.

В организме животных и человека легко образуются лишь ненасыщенные Ж. к. с одной двойной связью (напр., олеиновая к-та). Гораздо медленнее образуются полиненасыщенные Ж. к., большая часть которых поставляется в организм с пищей (эссенциальные Ж. к.). Существуют специальные жировые депо, из которых после гидролиза (липолиза) жиров Ж. к. могут быть мобилизованы на удовлетворение нужд организма.

Экспериментально показано, что питание жирами, содержащими большие количества насыщенных Ж. к., способствует развитию гиперхолестеринемии; применение же с пищей растительных масел, содержащих большие количества ненасыщенных Ж. к., способствует снижению содержания холестерина в крови (см. Жировой обмен).

Наибольшее внимание медицина уделяет ненасыщенным Ж. к

Установлено, что избыточное окисление их по перекисному механизму может играть существенную роль при развитии различных патол, состояний, напр, при радиационных повреждениях, злокачественных новообразованиях, авитаминозе Е, гипероксии, отравлении четыреххлористым углеродом. Один из продуктов перекисного окисления ненасыщенных Ж. к.— липофусцин — накапливается в тканях при старении. Смесь этиловых эфиров ненасыщенных Ж. к., состоящая из олеиновой к-ты (ок. 15%), линолевой к-ты (ок. 15%) и линоленовой к-ты (ок. 57%), так наз. линетол (см.), используется в профилактике и лечении атеросклероза (см.) и наружно — при ожогах и лучевых поражениях кожи.

В клинике наиболее широко применяются методы количественного определения свободных (неэтерифицированных) и эфирносвязанных Ж. к. Методы количественного определения эфирносвязанных Ж. к. основаны на превращении их в соответствующие гидроксамовые к-ты, которые, взаимодействуя с ионами Fe3+, образуют цветные комплексные соли.

В норме в плазме крови содержится от 200 до 450 мг% этерифицированных Ж. к. и от 8 до 20 мг% неэтерифицированных Ж. к. Повышение содержания последних отмечается при диабете, нефрозах, после введения адреналина, при голодании, а также при эмоциональном стрессе. Понижение содержания неэтерифицированных Ж. к. наблюдается при гипотиреозах, при лечении глюкокортикоидами, а также после инъекции инсулина.

Отдельные Ж. к.— см. статьи по их названию (напр., Арахидоновая кислота, Арахиновая кислота, Капроновая кислота, Стеариновая кислота и др.). См. также Жировой обмен, Липиды, Холестериновый обмен.

Регуляция

Скорость регуляции процесса β-окисления включает несколько факторов:

• Соотношений АТФ/АМФ и НАДH/НАД+, так же, как и скорость реакций ЭТЦ и общего пути катаболизма;
• состояния голодания или сытости (то есть соотношения инсулин — глюкагон);
• активности регуляторного фермента карнитин-пальмитоилтрансферазы I (CPTI);
• доступности субстрата — жирных кислот;
• потребности клетки в энергии;
• доступности кислорода.

Скорость β-окисления зависит также от активности фермента карнитин-пальмитоилтрансферазы I (CPTI). В печени этот фермент ингибируется малонил-КоА, веществом, образующимся при биосинтезе жирных кислот.

В мышцах карнитин-пальмитоилтрансфераза I (CPTI) также ингибируется малонил-КоА. Хотя мышечная ткань не синтезирует жирные кислоты, в ней имеется изофермент ацетил-КоА-карбоксилазы, синтезирующий малонил-КоА для регуляции β-окисления. Данный изофермент фосфорилируется протеинкиназой А, которая активируется в клетках под действием адреналина, и АМФ-зависимой протеинкиназой и таким образом происходит его ингибирование; концентрация малонил-КоА снижается. Вследствие этого, при физической работе, когда в клетке появляется АМФ, под действием адреналина активируется β-окисление, однако, его скорость зависит ещё и от доступности кислорода. Поэтому β-окисление становится источником энергии для мышц только через 10-20 минут после начала физической нагрузки (так называемые аэробные нагрузки), когда приток кислорода к тканям увеличивается.

Таблица 2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОДНООСНОВНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ [по Карреру (Р. Karrer), 1959]

Название жирной кислоты	Формула	t кип	t пл	Разности t пл	t пл	Разности t пл
Капроновая	C6H12O2	205			-1,5
Энантовая	С7Н14O2	223	— 10,5			18,0
Каприловая	C8H16O2	237		23,0	16,5
Пеларгоновая	C9H18O2	254	12,5			14,9
Каприновая	C10H20O2	269		15,5	31,4
Ундециловая	C11H22O2	212*	28,0			12,2
Лауриновая	C12H24O2	225*		12,5	43,6
Тридециловая	C13H26O2	236*	40,5			10,4
Миристиновая	C11H28O2	248*		11,6	54,0
Пентадециловая	C15H30O2	257*	52,1			9,1
Пальмитиновая	C16H32O2	268*		9,9	63,1
Маргариновая	C17H34O2	277*	62,0			7,0
Стеариновая	C18H36O2	287*		7,4	70,1
Нонадециловая	C19H38O2	298*	69,4			5,1
Арахиновая	C20H40O2				75,2
* При давлении 100 мм рт. ст.

Библиография:

Зиновьев А. А. Химия жиров, М., 1952; Hьюсхолм Э. и Старт К. Регуляция метаболизма, пер. с англ., М., 1977; Перекалин В. В. и Зонне С. А. Органическая химия, М., 1973; Biochemistry and methodology of lipids, ed. by A. R. Jonson a. J. B. Davenport, N. Y., 1971; Fatty acids, ed. by K. S. Markley, pt 1—3, N. Y.—L., 1960—1964, bibliogr.; Lipid metabolism, ed. by S. J. Wakil, N. Y.—L., 1970.

A. H. Климов, А. И. Арчаков.

викторина

1. Что делает бета-окисление?A. Расщеплять углеводы.B. Расщеплять белки.C. Расщепляют жирные кислоты.D. Расщепляют жирные кислоты и белки.D. Расщеплять углеводы и белки.

Ответ на вопрос № 1

С верно. Бета-окисление расщепляет жирные кислоты для производства энергии. В частности, жирные ацил-КоА-цепи расщепляются на ацетил-КоА, FADH2, NADH и воду.

2. Каков порядок этапов цикла бета-окисления?A. Дегидрирование, гидратация, окисление и тиолизис.B. Гидратация, дегидрирование, окисление и тиолизис.C. Дегидрирование, окисление, тиолиз и гидратация.D. Гидратация, дегидрирование, тиолиз и окисление

Ответ на вопрос № 2

верно. Стадии в порядке: дегидрирование, гидратация, окисление и тиолизис.

3. Какие конечные продукты дает каждый цикл бета-окисления?A. Одна ацил-КоА, одна NADH, вода и одна цепь ацетил-КоА на два атома углерода короче.B. Одна двухуглеродная ацил-КоА, одна NADH, вода и другая ацил-КоА цепь на два атома углерода короче.C. Одна ацил-КоА, одна FADH2, одна NADH, вода и одна цепь ацетил-КоА на два атома углерода короче.D. Одна ацетил-КоА, одна FADH2, одна NADH, вода и одна ацил-КоА цепь на два атома углерода короче.

Ответ на вопрос № 3

D верно. Эффективный цикл бета-окисления дает одну (двухуглеродную) ацетил-КоА, одну FADH2, одну NADH, воду и одну ацил-КоА-цепочку на два атома углерода. FADH2, NADH и ацетил-КоА позже вступают в цикл лимонной кислоты, что дает АТФ.