Окисление насыщенных и ненасыщенных жирных кислот отличается.

А. Рассчитайте количество молекул АТФ, которое образуется при окислении 1 молекулы стеариновой кислоты до СО₂ и Н₂О.

Б. Рассчитайте количество молекул АТФ, которое образуется при окислении 1 молекулы линолевой кислоты до СО₂ и Н₂О.

В. Кратко опишите процесс β-окисления. Укажите его значение.

А. Стеаринвая кислота С17H35COOH насыщенная->18/2=9 ацетил-SКоА при окислении в ЦТК они дают (9×12) = 108 АТФ

(в одном обороте цикла образуется 3 молекулы НАДН (9 АТФ), 1 молекула ФАДН2 (2АТФ) и 1 молекула ГТФ)

Стеариновая кислота проходит 8 циклов β-окисления(18/2-1=8) В каждом цикле образуется 1 молекула ФАДН2 (2 АТФ) и 1 молекула НАДН2 (3 АТФ). Поступая в дыхательную цепь, в сумме они дадут 5 молекул АТФ (8×5=40 АТФ). На активацию стеариновой кислоты расходуется 2 АТФ.

Итог: 40 + 108 −2 = 146 АТФ.

Стеариновая кислота (октадекановая кислота) — одноосновная карбоновая кислота алифатического ряда, соответствующая формуле С17Н35COOH. Стеариновая кислота — одна из наиболее распространённых в природе жирных кислот, входящая в виде глицеридов в состав липидов, прежде всего триглицеридов жиров животного происхождения, последние выполняют функцию энергетического депо. Содержание стеариновой кислоты в животных жирах максимально в бараньем жире (до ~30 %), в растительных маслах — до 10 % (пальмовое масло).

Синтезируется в организме из пальмитиновой кислоты под действием ферментов — элонгаз, отвечающих за удлинение алифатической цепи жирных кислот.

Б.

Линолевая кислота (С18:2)-ненасыщенная. Она проходит 8 циклов β-окисления. Так как в ней имеются 2 двойные связи, в двух циклах β-окисления не образуется 2 молекулы ФАДН2, что равноценно потере 4 АТФ. Поэтому количество АТФ, образованное в 8 циклах будет (8×5 - 4 = 36 АТФ). Количество молекул ацетил-КоА образуется 9, при окислении в ЦТК они дают (9×12) = 108 АТФ. На активацию линолевой кислоты расходуется 2 АТФ.

Итог: 108 + 36 - 2 =142 АТФ.

Линолевая кислота — одноосновная карбоновая кислота с двумя изолированными двойными связями CH3(CH2)3-(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH. Относится к омега-6-ненасыщенным жирным кислотам.

Линолевая кислота относится к так называемым незаменимым жирным кислотам, необходимым для нормальной жизнедеятельности; в организм человека и животных эти кислоты поступают с пищей, главным образом в виде сложных липидов — триглицеридов и фосфатидов.

Линолевая кислота относится к классу омега-6-ненасыщенных жирных кислот, поэтому организм человека способен синтезировать из неё относящуюся к этому же классу четырежды ненасыщенную арахидоновую жирную кислоту.

В клеточных мембранах человека линолевой кислоты содержится в среднем в 10 раз больше, чем омега-3-ненасыщенной α-линоленовой жирной кислоты, что доказывает критическую важность линолевой кислоты и всего класса омега-6-ненасыщенных жирных кислот для нормального функционирования клеточных и субклеточных мембран.

В виде триглицерида линолевая кислота в значительных количествах (до 40—60 %) входит в состав многих растительных масел и животных жиров, например соевого, хлопкового, подсолнечного, льняного, конопляного масел, китового жира.

В. β-окисление – метаболический путь катаболизма жирных кислот, при котором от карбоксильного конца жирной кислоты последовательно отделяется по два атома углерода в виде ацетил-КоА. Укороченная на 2 атома углерода жирнокислотная цепь вновь вступает в β-окисление, т.е. данный процесс циклический. β-окисление – важный источник энергии для тканей с высокой активностью ферментов ЦТК и дыхательной цепи – скелетные мышцы, сердечная мышца, почки.

Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма (кроме нервных клеток), в аэробных условиях. Для окисления используются жирные кислоты, поступающие в цитозоль из крови или появляющиеся при липолизе собственных внутриклеточных ТАГ.

Перед самими окислением жирная кислота должна активироваться в цитозоле. Это осуществляется присоединением к ней коэнзима А с образованием ацил-SКоА. Ацил-SКоА является высокоэнергетическим соединением. Необратимость реакции достигается гидролизом дифосфата на две молекулы фосфорной кислоты (Н4Р2О7 + Н2О → 2 Н3Р04)

 

RCOOH + HSKoA + АТФ → RCO - КоА + АМФ+ PPi

Фермент ацилКоА-синтетаза. Класс лигазы.

 Ацил-КоА синтетазы находятся как в цитозоле, так и в матриксе митохондрий. Эти ферменты отличаются по специфичности к жирным кислотам с различной длиной углеводородной цепи. Жирные кислоты с короткой и средней длиной цепи (до 12) могут проникать в матрикс митохондрий путём диффузии. Активация этих жирных кислот происходит в матриксе митохондрий, а с длинной цепью, (от 12 до 20 атомов углерода), активируются ацил-КоА синтетазами, расположенными на внешней мембране митохондрий.

Ацил-SКоА не способен проходить через митохондриальную мембрану, поэтому существует способ переноса жирной кислоты в комплексе с витаминоподобным веществом карнитином (витамин В11). Карнитин синтезируется в печени и почках и затем транспортируется в остальные органы. На наружной мембране митохондрий имеется фермент карнитин-ацилтрансфераза I.

После связывания с карнитином жирная кислота переносится через внутреннюю митохондриальную мембрану транслоказой. На внутренней стороне этой мембраны фермент карнитин-ацилтрансфераза II вновь образует ацил-SКоА, который вступает на путь β-окисления.

 B-Окисление начинается с дегидрирования ацил-КоА FAD-зависимой ацил-КоА дегидрогеназой с образованием двойной связи между α- и β-атомами углерода, продукте реакции — еноил-КоА. Восстановленный в этой реакции кофермент FADH2 передаёт атомы водорода в ЦПЭ на кофермент Q. В результате синтезируются 2 молекулы АТФ. В следующей реакции р-окисления по месту двойной связи присоединяется молекула воды таким образом, что ОН-группа находится у p-углеродного атома ацила, образуя β-гидроксиацил-КоА. Затем p-гидроксиацил-КоА окисляется NAD-зависимой дегидрогеназой. Восстановленный NADH, окисляясь в ЦПЭ, обеспечивает энергией синтез 3 молекул АТФ. Образовавшийся р-кетоацил-КоА подвергается тиолитическому расщеплению ферментом тиолазой, так как по месту разрыва связи С—С через атом серы присоединяется молекула кофермента А. В результате этой последовательности из 4 реакций от ацил-КоА отделяется двухуглеродный остаток — ацетил-КоА. Жирная кислота, укороченная на 2 атома углерода, опять проходит реакции дегидрирования, гидратации, дегидрирования, отщепления ацетил-КоА. К оставшейся жирной кислоте присоединяется HS-КоА, и она возвращается к первой реакции. Все повторяется до тех пор, пока в последнем цикле не образуются два ацетил-SКоА

Продуктами каждого цикла р-окисления являются FADH2, NADH и ацетил-КоА.

92

У мальчика 6 лет наблюдается быстрая утомляемость, неспособность к выполнению физической работы. При исследовании клеток мышц, взятых путем биопсии, обнаружили большие включения триглицеридов. Их концентрация оказалась в несколько раз больше, чем в норме, а концентрация карнитина в 5 раз меньше.