Ацил-КоА Еноил-КоА

2) На втором этапе цикла окисления жирных кислот происходит гидратация двойной связи еноил-КоА, в результате чего образуется β -гидроксиацил-КоА. Реакция катализируется ферментом еноил-КоА-гидратазой:

OH

R-CH=CHCO~SKoA +Н₂О → R-CH-CH₂CO~SKoA

Еноил-КоА β - гидроксиацил-КоА

3) На третьем этапе цикла β -гидроксиацил-КоА подвергается дегидрированию (второму окислению) при участии фермента β -гидроксиацил-КоА-дегидрогеназы, коферментом которой является НАД⁺. Продуктом данной реакции является β -кетоацил-КоА:

OH

R-CH-CH₂CO~SKoA + НАД⁺ → R-CОCH₂CO~SKoA + НАДН + Н⁺

β - гидроксиацил-КоА β - кетоацил-КоА

4) Последняя реакция цикла окисления жирных кислот катализируется ацетил-КоА-ацилтрансферазой (тиолазой). На этом этапе β -кетоацил-КоА взаимодействует со свободным КоА и расщепляется с образованием, во-первых, двухуглеродного фрагмента, содержащего два концевых углеродных атома исходной жирной кислоты в виде ацетил-КоА, и, во-вторых, КоА-эфира жирной кислоты, укороченной теперь на два атома углерода. По аналогии с гидролизом эту реакцию называют тиолизом:

R-CОCH₂CO~SKoA + НS~KoA → CH₃CO~SKoA + R₁CO~SKoA

β - кетоацил-КоА Ацетил-КоА Ацил-КоА,

укороченный на

2 углеродных атома

Укороченный ацил-КоА подвергается далее следующему циклу окисления, начинающемуся с реакции, катализируемой ацил-КоА-дегидрогеназой (окисление), затем следует реакция гидратации, реакция второго окисления, тиолазная реакция, то есть этот процесс многократно повторяется (рис.10).

β - Окисление высших жирных кислот протекает в митохондриях. В них же ло­кализованы ферменты дыхательного цикла, ведущие передачу атомов водорода и электронов на кислород в условиях окислительного фосфорилирования АДФ, поэтому β -окисление высших жирных кислот является источником энергии для синтеза АТФ.

Рис.10. Окисление жирной кислоты

Окончательным про­дуктом β -окисления высших жирных кислот с четным числом углеродных атомов является ацетил-КоА, а с нечетным - пропионил-КоА.

Если бы ацетил-КоА накапливался в организме, то запасы HS~KoA скоро исчер­пались бы, и окисление высших жирных кислот остановилось. Но этого не происхо­дит, так как КоА быстро освобождается из состава ацетил-КоА. К этому приводит ряд процессов: ацетил-КоА включается в цикл трикарбоновых и дикарбоновых кислот или весьма близкий к нему глиоксилевый цикл, или ацетил-КоА используется для синтеза стеролов и соединений, содержащих изопреноидные группировки и т.п.

Пропионил-КоА, являющийся конечным продуктом β -окисления высших жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов, превращается в сукцинил-КоА, который утилизируется через цикл трикарбоновых и дикарбоновых кислот.

Около половины жирных кислот в организ­ме человека ненасыщенные.

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 перемещает двой­ную связь из положения 3—4 в положение 2-3 и изменяет цис-конформацию двойной связи на транс-, которая требуется для β -окисления. В этом цикле β -окисления первая реакция де­гидрирования не происходит, так как двойная связь в радикале жирной кислоты уже имеется. Далее циклы β -окисления продолжаются, не от­личаясь от обычного пути. Основные пу­ти метаболизма жирных кислот демонстрирует ри.11.

Рис.11.Основные пу­ти метаболизма жирных кислот

Не­давно было обнаружено, что помимо β -окисления – основного пути катаболизма жирных кислот, в тканях мозга происходит α -окисление жирных кис­лот с числом атомов углерода (С₁₃-С₁₈), то есть последовательное отщепление одноуглеродных фрагментов от карбоксиль­ного конца молекулы.

Этот тип окисления наиболее характерен для растительных тканей, но может происходить и в некоторых тканях животных. α -Окисление имеет циклический характер, причем цикл состоит из двух реакций.

Первая реакция заключается в окислении жирной кислоты пероксидом водорода в соответствующий альдегид и СО₂ с участием специфической пероксидазы:

В результате этой реакции углеводородная цепь укорачивается на один атом углерода.

Суть второй реакции заключается в гидратации и окслении образовавшегося альдегида в соответствующую карбоновую кислоту под действием альдегиддегидрогеназы, содержащей окисленную форму кофермента НАД:

Затем цикл α -окисления повторяется снова. В сравнении с β -окислением этот тип окисления энергетически менее выгоден.

ω -Окисление жирных кислот. В печени животных и у некоторых микроорганизмов существует ферментная система, обеспечивающая ω -окисление жирных кислот, то есть окисление по концевой СН₃-группе, обозначаемой буквой ω. Сначала под действием монооксигеназы происходят гидроксилирование с образованием ω -оксикислоты:

Затем ω -оксикислота окисляется в ω -дикарбоновую кислоту под действием соответствующей дегидрогеназы:

Полученная таким образом ω -дикарбоновая кислота укорачивается с любого конца с помощью реакций β -окисления.