B окисление жирных кислот. Расщепление жирных кислот

Окисление жирных кислот может быть патологически повышено или патологически снижено.

Увеличение скорости окисления жирных кислот, особенно при недостатке углеводов происходит:

1. При приеме богатой жирами пище.

2. При голодании.

3. При сахарном диабете.

В этом случае из ацетил-КоА, образующего при β-окислении жирных кислот в печени образуется большое количество кетоновых тел. Накопление кетоновых тел приводит к ацидозу и называется кетоз.

Снижение скорости окисления жирных кислот наблюдается при:

1. Недостатке карнитина. Наблюдается у новорожденных, чаще недоношенных детей. Обусловлено либо нарушением биосинтеза карнитина, либо его «утечкой» в почках.

Симптомы:

· приступы гипогликемии, возникающие из-за снижения глюконеогенеза в результате нарушения процесса окисления жирных кислот;

· уменьшения синтеза кетоновых тел, сопровождающееся повышением содержания свободных жирных кислот в плазме крови;

· миастения (мышечная слабость);

· накопление липидов.

Лечение: прием карнитина внутрь.

2. Снижении активности карнитин-пальмитоилтрансферазы.

В печени приводит к гипогликемии и понижению содержания кетоновых тел в плазме крови.

В мышцах - к нарушению процесса окисления жирных кислот, в результате чего возникает мышечная слабость и развивается миоглобинурия.

3. Дикарбоновой ацидурии.

Основной симптом - экскреция С 6 -С 10 -дикарбоновых кислот и развивается гипогликемия, не связанная с повышением кетоновых тел.

Этиология: отсутствие в митохондриях ацетил-КоА дегидрогеназы среднецепочечных жирных кислот, которые укорачиваются до среднецепочечных дикарбоновых кислот, выводимых из организма.

Возникает у людей после употребления незрелых плодов аки, которые содержат токсин гипоглицин, инактивирующий ацил-КоА-дегидрогеназу, в результате чего ингибируется процесс β-окисления.

5. Синдроме Цельвегера (цереброгепаторенальный синдром).

Является редким наследственным заболеванием, при котором во всех тканях отсутствует пероксисомы. У больных страдающих синдромом Цельвегера, в мозге накапливаются С 26 -С 28 -полиеновые кислоты, т.к. из-за отсутствия пероксисом у них не происходит процесс окисления длинноцепочечных жирных кислот.

6. Болезни Рефсума.

Редкое неврологическое заболевание. Связано с врожденным нарушением системы α-окисления, что приводит к накоплению в тканях фитановой кислоты, которая блокирует систему β-окисления.

Определение уровня общих липидов в плазме (сыворотке) крови по цветной реакции с сульфофосфованилиновым реактивом

Общие липиды - обобщенное понятие, включающее неэстерифицированные жирные кислоты, триглицериды, фосфолипиды, свободный и эстерифицированный холестерин, сфингомиелины.

Принцип метода: продукты распада ненасыщенных липидов образуют с реактивом (состоящим из серной, ортофосфорной кислот и ванилина) соединение, интенсивность окраски которого пропорциональна содержанию общих липидов в сыворотке крови.

Реактивы:

1. Концентрированная серная кислота;

2. Фосфорнованилиновая смесь. 4 объема концентрированной ортофосфорной кислоты смешивают с одним объемом 6 г/л раствора ванилина. Смесь хранят в посуде из темного стекла при комнатной температуре.

3. Эталонный раствор триолеина, 8 г/л.

Ход определения

К 0,02 мл сыворотки крови прибавляют 1,5 мл концентрированной серной кислоты. Содержимое перемешивают и помещают на 15 минут в кипящую водяную баню. После охлаждения гидролизата отмеривают 0,1 мл (контрольная проба 0,1 мл концентрированной серной кислоты), который переносят в другие пробирки, содержащие 1,5 мл фосфорнованилинового реактива. После перемешивания пробы инкубируют 50 минут в темном месте при комнатной температуре. Оптическую плотность пробы (А 1) и эталонного раствора (А 2) измеряют на фотоколориметре при длине волны 510-540 нм в кювете толщиной слоя 10 мм против контрольного раствора. Расчет производят по формуле: .

Нормальное содержание в сыворотке крови: 4 - 8 г/л.

Клинико-диагностическое значение. Изменения содержания в крови количественной и качественной составляющей данного показателя наблюдаются при многих заболеваниях и патологических состояниях, которые не рассматриваются в данном пособии. Применительно к мышечной деятельности наблюдается увеличение данного показателя после продолжительной физической нагрузки, что показывает степень включения липидного обмена в энергетическое обеспечение мышечной деятельности. При этом величина данного показателя обычно не выходит за референтные пределы. Более информативным является определение динамики сдвигов при физической нагрузке, составляющих данного показателя.

БИОСИНТЕЗ ЛИПИДОВ

Биосинтез липидов (липогенез) необходим для создания запасных форм. Биосинтез липидов начинается с биосинтеза жирных кислот.

Биосинтез жирных кислот

Система синтеза жирных кислот находится в растворимой цитоплазматической фракции многих органов и тканей, таких какпечень, почки, молочная железа, жировая ткань.

Биосинтез жирных кислот протекает с участием:

1. НАДФН∙Н + ;

5. ацетил-КоА в качестве субстрата и пальмитиновая кислота в качестве конечного продукта.

Особенности биосинтеза жирных кислот

Синтез жирных кислот не является простым обращением реакций β-окисления. Наиболее важными особенностями являются следующие:

1. Синтез жирных кислот протекает в цитоплазме, в отличие от распада который протекает в митохондриях.

2. Промежуточные продукты синтеза жирных кислот ковалентно связаны с сульфгидрильными группами ацилпереносящего белка (АПБ).

3. Многие ферменты синтеза жирных кислот у высших организмов и человека организованы в мультиферментный комплекс, называемый синтетазой жирных кислот.

4. Непосредственно ацетил-КоА используется только как затравка.

5. Растущая цепь жирной кислоты удлиняется путем непосредственного присоединения двухуглеродных компонентов, происходящих из ацетил-КоА. Активированным донором двухуглеродных компонентов на стадии элонгации служит малонил-КоА. Реакция элонгации запускается высвобождением СО 2 .

6. Роль восстановителя при синтезе жирной кислоты выполняет НАДФН·Н + .

7. Синтез жирной кислоты является циклическим процессом протекающим на поверхности синтетазы жирных кислот.

8. Элонгация под действием комплекса синтетазы жирных кислот останавливается на этапе образования пальмитата (С 16). Дальнейшая элонгация и введение двойных связей осуществляется другими ферментными системами.

Этапы биосинтеза жирных кислот

I этап - транспорт ацетил-КоА из митохондрий в цитоплазму

Жирные кислоты синтезируются в цитоплазме, а ацетил-КоА образуется из пирувата в митохондриях. Мембрана митохондрий не проницаема для ацетил-КоА, поэтому транспорт ацетил-КоА через мембрану обеспечивается специальными механизмами. Роль карнитина в транспорте ацетил-КоА не велика, так как он переносит только длинноцепочечные жирные кислоты. Данная проблема решается путем синтеза цитрата.

Митохондрия Цитоплазма

Ацетил-КоА + оксалоацетат ацетил-КоА + оксалоацетат + АДФ + Ф н

НО - С - СООН цитрат + АТФ + HSKoA

СН 2 - СООН

Рис. 20. Схема транспорта ацетил-КоА через мембрану митохондрий

Цитрат образуется в митохондриальном матриксе путем конденсации ацетил-КоА и оксалоацетата. Затем диффундирует в цитоплазму, где расщепляется цитратлиазой. Таким образом, ацетил-КоА и оксалоацетат переносятся из митохондрий в цитоплазму с использованием одной молекулы АТФ.

Источники НАДФН·Н + для биосинтеза жирных кислот

Оксалоацетат, образовавшийся в результате переноса ацетил-КоА в цитоплазму должен быть возвращен обратно в митохондрию. Данный процесс сопряжен с генерацией НАДФН·Н + . Реакция происходит в цитоплазме и протекает в 2 этапа:

1. Оксалоацетат + НАДН·Н + Малат + НАД +

МДГ (декарбоксилирующая)

2. Малат + НАДФ + Пируват + СО 2 + НАДФН·Н +

Образовавшийся пируват легко диффундирует в митохондрии, где он карбоксилируется в оксалоацетат под действием пируваткарбоксилазы (с затратой энергии АТФ).

Пируват + НСО 3 - + АТФ Оксалоацетат + АДФ + Ф н

Нормальное окисление жиров в организме тесно связано с циклом Кребса. Основной путь образования оксалоацетата - карбоксилирование ПВК. Для сгорания 1,5 г жирных кислот, требуется 1 г углеводов. Отсюда, среди биохимиков есть поговорка, что «жиры сгорают в пламени углеводов».

Оксалоацетат, который синтезировался в данной реакции, затем взаимодействует с ацетил-КоА с образованием цитрата, который окисляется в ЦТК.

Таким образом, на каждую молекулу ацетил-КоА, которая переходит из митохондрий в цитоплазму, образуется одна молекула НАДФН·Н + . Следовательно, при переходе 8 молекул ацетил-КоА необходимых для синтеза пальмитиновой кислоты, образуется 8 молекул НАДФН·Н + . Еще 6 молекул требуемых для этого процесса генерируются в пентозофосфатном пути.

II этап - образование малонил-КоА.

Является первой реакцией биосинтеза жирных кислот. Катализируется ферментом ацетил-КоА-карбоксилазой. Коферментом является биотин. Реакция заключается в карбоксилилировании ацетил-КоА, источником СО2 является бикарбонат.

C = O + HCO 3 - + АТФ Е– биотин CН 2 + АДФ+H 3 PO 4

ацетил - KоA малонил - KоA

Рис. 21. Карбоксилирование ацетил-КоА (коферментом ацетил-КоА-карбоксилазы является биотин)

Малонил-КоА, по сути, является активированным ацетил-КоА. Энергия запасается заранее в виде карбоксильной группы и освобождается при декарбоксилировании непосредственно при биосинтезе жирных кислот. В дальнейшем биосинтезе жирных кислот ацетил-КоА используется как затравка, а непосредственно синтез идет из малонил-КоА.

III этап - биосинтез жирных кислот.

Францем Кноопом было выдвинуто предположение, что окисление молекулы жирной кислоты в тканях организма происходит в β-положении. В результате от молекулы жирной кислоты последовательно отщепляются двууглеродные фрагменты со стороны карбоксильной группы .

Теория β-окисления жирных кислот, предложенная Ф. Кноопом, в значительной мере послужила основой современных представлений о механизме окисления жирных кислот .

Метаболические процессы

β-Окисление представляет собой последовательность процессов:

• Активацию жирных кислот, происходящую в цитоплазме клетки с образованием ацила-CoA
• Транспортировку ацила-CoA через двойную мембрану митохондрии посредством карнитина (трансмембранный перенос)
• Внутримитохондриальное β-окисление (происходит в матриксе).

Активация жирных кислот

Жирные кислоты, которые образовались в клетке путём гидролиза триацилглицеридов или поступившие в неё из крови должны быть активированы, так как сами по себе они являются метаболическими инертными веществами, и вследствие этого не могут быть подвержены биохимическим реакциям, включая и окисление. Процесс их активирования происходит в цитоплазме при участии ATP , кофермента A (HS-СoA) и ионов Mg 2+ . Реакция катализируется ферментом ацил-CoA-синтетазой жирных кислот с длинной цепью (Long-chain-fatty-acid-CoA ligase , КФ ), процесс является эндергоническим , т.е. протекает за счёт использования энергии гидролиза молекулы ATP :

texvc не найден; См. math/README - справку по настройке.): \mathsf{R-COOH + ATP + CoA-SH \xrightarrow {Mg^{2+}} R-COS-CoA + ADP + H_4P_4O_7}.

Ацил-CоА-синтетазы находятся как в цитоплазме , 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 (от 4 до 12 атомов углерода) могут проникать в матрикс митохондрий путём диффузии . Активация этих жирных кислот происходит в матриксе митохондрий .

Жирные кислоты с длинной цепью, которые преобладают в организме человека (от 12 до 20 атомов углерода), активируются ацил-CоА-синтетазами, расположенными на внешней стороне внешней мембраны митохондрий.

Выделившийся в ходе реакции пирофосфат гидролизуется ферментом пирофосфатазой (КФ ):

Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл texvc не найден; См. math/README - справку по настройке.): \mathsf{H_4P_2O_7 + H_2O \rightarrow 2H_3PO_4}.

При этом происходит сдвиг равновесия реакции в сторону образования ацил-СоА .

Поскольку процесс активации жирных кислот происходит в цитоплазме, то далее необходим транспорт ацил-СоА через мембрану внутрь митохондрии.

Транспортировка жирных кислот через митохондриальную мембрану

Транспортировка жирных кислот с длинной цепью через плотную митохондриальную мембрану осуществляется посредством карнитина . В наружной мембране митохондрий находится фермент карнитинацилтрансфераза I (карнитин-пальмитоилтрансфераза I , CPT1, КФ ), катализирующий реакцию с образованием ацилкарнитина (ацильная группа переносится с атома серы CoA на гидроксильную группу карнитина с образованием ацилкарнитина (карнитин-СOR)), который диффундирует через внутреннюю митохондриальную мембрану :

R-CO~SCoA + карнитин ↔ карнитин-COR + CoA-SH

Образовавшийся ацилкарнитин проходит через межмембранное пространство к наружной стороне внутренней мембраны и транспортируется с помощью фермента карнитин-ацилкарнитин-транслоказы (CACT) .

После прохождения ацилкарнитина (карнитин-СOR) через мембрану митохондрии происходит обратная реакция - расщепление ацилкарнитина при участии CoA-SH и фермента митохондриальной карнитинацил-СоА-трансферазы или карнитинацилтрансферазы II (карнитин-пальмитоилтрансфераза II , CPT2, КФ ):

CoA-SH + карнитин-COR ↔ R-CO~SCoA + карнитин

Таким образом, ацил-СоА становится доступным для ферментов β-окисления. Свободный карнитин возвращается на цитоплазматическую сторону внутренней мембраны митохондрии той же транслоказой .

После этого ацил-СоА включается в реакции β-окисления.

Процесс трансмембранного переноса жирных кислот может ингибироваться малонил-СоА .

Внутримитохондриальное окисление жирных кислот

В матриксе митохондрии происходит окисление жирных кислот в цикле Кнооппа-Линена. В нём участвуют четыре фермента, которые последовательно действуют на ацил-CоА. Конечным метаболитом данного цикла является ацетил-CoA . Сам процесс состоит из четырёх реакций.

Наименование реакции	Схема реакции	Фермент	образовавшийся продукт
Дегидрирование активированной жирной кислоты (ацил-CоА) . β-Окисление начинается с дегидрирования ацил-CоА FAD-зависимой ацил-СоА дегидрогеназой жирных кислот с длиной цепью (LCAD) с образованием двойной связи между α- и β-атомами углерода (С-2 и С-3) в продукте реакции - еноил-СоА. Восстановленный в этой реакции кофермент FADH 2 передаёт атомы водорода в ЦПЭ на кофермент Q . В результате синтезируются 2 молекулы ATФ .		Ацил-СоА-дегидрогеназа (КФ )	Транс-Δ 2 -еноил-CоА
Реакция гидратации . Ненасыщенный ацил-CоА (еноил-CоА) при участии фермента еноил-CоА-гидратазы присоединяет молекулу воды . В результате образуется β-гидроксиацил-CоА. Реакция обратима и стереоспецифична, образовавшийся продукт имеет L-форму.		Еноил-CоА-гидратаза (КФ )	L-β-гидроксиацил-CоА
NAD + - зависимое окисление или вторая реакция дегидрирования . Образовавшийся L-β-гидроксиацил-CоА затем окисляется. Реакция катализируется NAD + -зависимой дегидрогеназой.		L-β-гидроксиацетилдегидрогеназа (КФ )	L-β-ацетил-СоА
Тиолазная реакция . В этой реакции β-кетоацил-CоА взаимодействует с коферментом А . В результате происходит расщепление β-кетоацил-CоА и образуется укороченный на два углеродных атома ацил-СоА и двууглеродный фрагмент в виде ацетил-CоА. Данная реакция катализируется ацетил-CоА-ацилтрансферазой (или β-кетотиолазой).		β-Кетотиолаза (КФ )	Ацил-CоА и Ацетил-CoА

Образовавшийся ацетил-CоА подвергается окислению в цикле Кребса, а ацил-CоА, укоротившийся на два углеродных атома, снова многократно проходит весь путь β-окисления вплоть до образования бутирил-CоА (4-углеродное соединение), который в свою очередь окисляется до 2 молекул ацетил-CоА. FADH 2 и NADH·H поступают прямо в дыхательную цепь .

Для полной деградации длинноцепочечной жирной кислоты цикл должен многократно повторяться, так, например, для стеарил-CоА (С 17 Н 35 СО~SCoA) необходимы восемь циклов .

Особенности окисления жирных кислот с нечётным числом углеродных атомов

В результате окисления жирных кислот с нечётным числом углеродных атомов образуются не только ацетил-CоА, FAD H 2 и NADH , но и одна молекула пропионил-CоА (C 2 H 5 -CO~SCoA).

Окисление ненасыщенных жирных кислот

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

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 .

Бета-окисление у растений

Энергетический баланс процесса

В результате переноса электронов по ЦПЭ от FAD H 2 и NADH синтезируется по 5 молекул ATP (2 от FADH 2 , и 3 от NADH). В случае окисления пальмитиновой кислоты проходит 7 циклов β-окисления (16/2-1=7), что ведёт к образованию 5 7=35 молекул ATP. В процессе β-окисления пальмитиновой кислоты образуется n молекул ацетил-CoA, каждая из которых, при полном сгорании в цикле трикарбоновых кислот, даёт 12 молекул ATP, а 8 молекул дадут 12 8 = 96 молекул ATP.

Таким образом, всего при полном окислении пальмитиновой кислоты образуется 35+96=131 молекула ATP. Однако с учётом одной молекулы ATP , которая гидролизуется до AMP , то есть тратятся 2 макроэргические связи или две ATP, в самом начале на процесс активирования (образования пальмитоил-CоА) общий энергетический выход при полном окислении одной молекулы пальмитиновой кислоты в условиях животного организма составит 131-2=129 молекул .

Суммарное уравнение окисления пальмитиновой кислоты выглядит следующим образом:

Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл texvc не найден; См. math/README - справку по настройке.): \mathsf{C_{15}H_{31}-SCoA + 7FAD^+ + 7NAD^+ + 7H_2O + 7HS-CoA \rightarrow 8CH_3CO-SCoA + 7FADH_2 + 7NADH}

Формула для расчёта общего количества ATP которые генерируются в результате процесса β-окисления:

Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл texvc не найден; См. math/README - справку по настройке.): { \left [(\frac{n}{2}\cdot 12)+((\frac{n}{2}-1)\cdot5) \right ]}

где n - количество атомов углерода в молекуле жирной кислоты.

Энергетический расчёт β-окисления для некоторых жирных кислот представлен в виде таблицы.

Жирная кислота	Кол-во молекул ATP генерируемых на 1 молекулу жирной кислоты	Кол-во затраченных молекул ATP	Общий энергетический выход молекул ATP
Каприловая кислота C 7 H 15 COOH	63	2	63-2=61
Лауриновая кислота С 11 Н 23 COOH	97	2	97-2=95
Миристиновая кислота С 13 Н 27 СООН	102	2	102-2=100
Пентадециловая кислота С 14 Н 29 СООН	110,5	2	110,5-2=108,5
Пальмитиновая кислота С 15 Н 31 СООН	131	2	131-2=129
Маргариновая кислота С 16 Н 33 СООН	139,5	2	139,5-2=137,5
Стеариновая кислота С 17 Н 35 СООН	148	2	148-2=146
Арахиновая кислота С 19 Н 39 СООН	165	2	165-2=163

Внемитохондриальное окисление жирных кислоты

Помимо β-окисления жирных кислот, происходящего в митохондриях существует и внемитохондриальное окисление. Жирные кислоты, имеющие бóльшую длину цепи (от С 20), не могут быть окислены в митохондриях из-за наличия плотной двойной мембраны, которая воспрепятствует процессу переноса их через межмембранное пространство. Поэтому окисление длиноцепочечных жирных кислот (С 20 -С 22 и более) происходит в пероксисомах . В пероксисомах процесс β-окисления жирных кислот протекает в модифицированном виде. Продуктами окисления в данном случае являются ацетил-CoA, октаноил-CоА и пероксид водорода Н 2 О 2 . Ацетил-CоА образуется на стадии, катализируемой FAD-зависимой дегидрогеназой. Ферменты пероксисом не атакуют жирные кислоты с короткими цепями, и процесс β-окисления останавливается при образовании октаноил-CоА.

Данный процесс не сопряжён с окислительным фосфорилированием и генерацией ATP и поэтому октаноил-CоА и ацетил-CоА переходят с CоА на карнитин и направляются в митохондрии, где окисляются с образованием ATP .

Активация пероксисомального β-окисления происходит при избыточном содержании в потребляемой пищи жирных кислот начиная с С 20 , а также при приёме гиполипидемических лекарственных препаратов.

Регуляция

Скорость регуляции процесса β-окисления включает несколько факторов:

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

В мышцах карнитин-пальмитоилтрансфераза I (CPTI) также ингибируется малонил-CoA. Хотя мышечная ткань не синтезирует жирные кислоты, в ней имеется изофермент ацетил-CoA-карбоксилазы, синтезирующий малонил-CoA для регуляции β-окисления. Данный изофермент фосфорилируется протеинкиназой А, которая активируется в клетках под действием адреналина , и AMP-зависимой протеинкиназой и таким образом происходит его ингибирование; концентрация малонил-CoA снижается. Вследствие этого, при физической работе, когда в клетке появляется AMP , 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 .

Нарушения процесса

Дефекты карнитиновой транспортной системы

Дефекты карнитиновой транспортной системы проявляются в ферментопатиях и дефицитных состояний карнитина в организме человека.

Дефицитные состояния карнитина

Наиболее распространены дефицитные состояния, связанные с потерей карнитина во время некоторых состояний организма:

Признаками и симптомами недостатка карнитина являются приступы гипогликемии, возникающие из-за снижения глюконеогенеза в результате нарушения процесса β-окисления жирных кислот, уменьшение образования кетоновых тел, сопровождающееся повышением содержания свободных жирных кислот (СЖК) в плазме крови, мышечная слабость (миастения), а также накопление липидов .

Ферментопатии

Генетические нарушения ацил-CoA-дегидрогеназ жирных кислот средней цепи

В митохондриях имеется 3 вида ацил-CoA-дегидрогеназ , окисляющих жирные кислоты с длинной, средней или короткой цепью радикала. Жирные кислоты по мере укорочения радикала в процессе β-окисления могут последовательно окисляться этими ферментами. Генетический дефект дегидрогеназы жирных кислот со средней длиной радикала (КФ ) - MCADD (сокр. от М edium-c hain a cyl-CoA d ehydrogenase d eficiency) наиболее распространён по сравнению с другими наследственными заболеваниями - 1:15 000. Частота дефектного гена ACADM , кодирующего ацил-CoA-дегидрогеназы жирных кислот со средней длиной цепи, среди европейской популяции - 1:40. Это аутосомно-рецессивное заболевание, возникающее в результате замены нуклеотида Т (тимин) на А (аденин) в 985-й позиции гена . Проявляется в накоплении жирных кислот средней цепи (особенно каприловой) и их производных в крови и вторичным дефицитом карнитина. Характерными симптомами являются приступы рвоты , летаргическое состояние , сильнейшая некетотическая гипогликемия, вызванная обильной утилизацией глюкозы (особенно опасна для новорожденных), может развиться кома и возможен летальный исход. Большую опасность болезнь представляет у детей, так как среди них наблюдается самая большая летальность (до 60%) .

Генетические нарушения ацил-CoA-дегидрогеназ жирных кислот с очень длинной углеродной цепью

Дикарбоновая ацидурия

Дикарбоновая ацидурия заболевание, связанное с повышенной экскрецией С 6 -С 10 -дикарбоновых кислот и возникающей на этом фоне гипогликемии , однако, не связанная с повышением содержания кетоновых тел. Причиной данного заболевания является MCADD. При этом нарушается β-окисление и усиливается ω-окисление длинноцепочечных жирных кислот, которые укорачиваются до среднецепочечных дикарбоновых кислот , выводимых из организма .

Синдром Цельвегера

Синдром Цельвегера или цереброгепаторенальный синдром, редкое наследственное заболевание описано американским педиатром Хансом Цельвегером (H.U. Zellweger ), которое проявляется в отсутствии пероксисом во всех тканях организма. Вследствие этого в организме, особенно в мозгу накапливаются полиеновые кислоты (С 26 -С 38), представляющие собой длиноцепочечные жирные кислоты . Примерная заболеваемость нарушениями биогенеза пероксисом спектра синдрома Цельвегера составляет 1:50 000 новорождённых в США и 1:500 000 новорождённых в Японии. Для синдрома характерны: пренатальная задержка роста; мышечная гипотония; затруднение сосания; арефлексия; долихоцефалия; высокий лоб; круглое плоское лицо; одутловатые веки; гипертелоризм; монголоидный разрез глаз; катаракта ; пигментная ретинопатия или дисплазия зрительного нерва; колобома радужки; низко расположенные ушные раковины; микрогнатия ; расщелина неба; латеральное или медиальное искривление пальцев; поражение печени (гепатомегалия (увеличение объёма печени), дисгинезия внутрипеченочных протоков, цирроз печени); поликистоз почек; нередко - тяжёлые, несовместимые с жизнью аномалии лёгких и пороки сердца; задержка психомоторного развития; судороги ; стойкая желтуха. При патоморфологическом исследовании выявляют задержку миелинизации нейронов; накопление липидов в астроцитах; в печени, почках и мозге уменьшено содержание плазмогенов; в клетках печени и других тканях организма снижено количество пероксисом, большинство пероксисомных ферментов неактивны. В крови повышена активность трансаминаз и отмечается стойкая гипербилирубинемия . Нарушения биогенеза пероксисом обусловлены мутациями в одном из 12 генов PEX , кодирующих пероксины. Мутации в этих генах ведут к аномалиям биогенеза пероксисом. Все варианты синдрома Цельвегера наследуются по аутосомно-рецессивному типу .

Ямайская рвотная болезнь

Специфическая болезнь, характеризуется сильнейшей интоксикацией, сопровождающаяся рвотой , гиповолемическим шоком, конвульсиями , гипогликемией , в тяжёлой форме может наступить кома и смертельный исход. Вызывается при употреблении незрелых либо сырых плодов Аки или блигией вкусной (Blighia sapida ), в состав которых входит производное α-аминопропановой кислоты , токсин - гипоглицин . В результате метаболизма гипоглицин инактивирует ацил-CoA-дегидрогеназу, впоследствии чего ингибируется процесс β-окисления . В присутствии гипоглицина происходит накопление главным образом бутирил-CoA, который гидролизуется до свободной масляной кислоты (бутирата). Масляная кислота в избытке попадает в кровь , косвенно вызывая гипогликемию .

Напишите отзыв о статье "Бета-окисление"

Примечания

1. Строев Е. А. Биологическая химия: Учебник для фармац. ин-тов и фармац. фак. мед. ин-тов. - М .: Высшая школа, 1986. - 479 с.
2. Е.С. Северин. Биохимия. - М: ГЭОТАР-МЕД, 2004. - 779 с. - ISBN 5-9231-0254-4.
3. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. - М .: Медицина, 1998. - 704 с. - ISBN 5-225-02709-1.
4. , p. 943.
5. Knoop, Franz (1904). «Der Abbau aromatischer Fettsäuren im Tierkörper». Beitr Chem Physiol Pathol 6 : 150–162. Проверено 2 March 2015.
6. Houten S. M. , Wanders R. J. (англ.) // Journal of inherited metabolic disease. - 2010. - Vol. 33, no. 5 . - P. 469-477. - DOI :. - PMID 20195903.
7. Р.Марри, Д.Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл. Биохимия человека. - М .: Мир, 1993. - Т. I. - 384 с. - ISBN 5-03-001774-7.
8. Нельсон Д., Кокс М. Основы биохимии Ленинджера. - М .: БИНОМ, 2011. - Т. II.
9. Кольман. Я., Рём К. Г. Наглядная биохимия. - М .: Мир, 2011. - 469 с. - ISBN 5-03-003304-1.
10. Singh I (February 1997). «Biochemistry of peroxisomes in health and disease». Mol. Cell. Biochem. 167 (1-2): 1–29. DOI :. PMID 9059978.
11. Биологическая химия с упражнениями и задачами / Под ред. С.Е. Северина. - М .: ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 624 p. - ISBN 9785970417553.
12. Handig I et al: Inheritance of the S113L mutation within an inbred family with carnitine palmitoyltransferase enzyme deficiency. Hum. Genet. 97: 291-293, 1996. PMID 8786066.
13. . - Москва: РОССИЙСКОЕ ОБЩЕСТВО МЕДИЦИНСКИХ ГЕНЕТИКОВ, 2013. - 18 с.
14. P. Bowen, C. S. N. Lee, H. U. Zellweger, R. Lindenburg. A familial syndrome of multiple congenital defects. Bulletin of the Johns Hopkins Hospital, 1964; 114: 402.
15. OMIM

Литература

• Д.Мецлер. Биохимия. - М .: Мир, 1980. - Т. 2. - 609 p.

• Нельсон Д., Кокс М. Основы биохимии Ленинджера. - М .: Бином, 2014. - Т. II. - 636 p. - 1700 экз. - ISBN 978-5-94774-366-1.

См. также

Отрывок, характеризующий Бета-окисление

– Ну что – пошли, «девочка Лия»? – уже с большим нетерпением спросила я.
Мне очень хотелось посмотреть эти, другие, «этажи» пока ещё хватало на это сил. Я уже успела заметить, какая большая разница была между этим, в котором мы находились сейчас, и «верхним», Стеллиным «этажом». Поэтому, было очень интересно побыстрее «окунуться» в очередной незнакомый мир и узнать о нём, по-возможности, как можно больше, потому что я совсем не была уверена, вернусь ли сюда когда-то ещё.
– А почему этот «этаж» намного плотнее чем предыдущий, и более заполнен сущностями? – спросила я.
– Не знаю... – пожала своими хрупкими плечиками Стелла. – Может потому, что здесь живут просто лишь хорошие люди, которые никому не делали зла, пока жили в своей последней жизни. Поэтому их здесь и больше. А наверху живут сущности, которые «особенные» и очень сильные... – тут она засмеялась. – Но я не говорю про себя, если ты это подумала! Хотя бабушка говорит, что моя сущность очень старая, больше миллиона лет... Это ужас, как много, правда? Как знать, что было миллион лет тому назад на Земле?.. – задумчиво произнесла девочка.
– А может быть ты была тогда совсем не на Земле?
– А где?!.. – ошарашено спросила Стелла.
– Ну, не знаю. Разве ты не можешь посмотреть?– удивилась я.
Мне тогда казалось, что уж с её-то способностями возможно ВСЁ!.. Но, к моему большому удивлению, Стелла отрицательно покачала головкой.
– Я ещё очень мало умею, только то, что бабушка научила. – Как бы сожалея, ответила она.
– А хочешь, я покажу тебе своих друзей? – вдруг спросила я.
И не дав ей подумать, развернула в памяти наши встречи, когда мои чудесные «звёздные друзья» приходили ко мне так часто, и когда мне казалось, что ничего более интересного уже никак не может быть...
– О-ой, это же красота кака-ая!... – с восторгом выдохнула Стелла. И вдруг, увидев те же самые странные знаки, которые они мне показывали множество раз, воскликнула: – Смотри, это ведь они учили тебя!.. О-о, как это интересно!
Я стояла в совершенно замороженном состоянии и не могла произнести ни слова... Учили???... Неужели все эти года я имела в своём же мозгу какую-то важную информацию, и вместо того, чтобы как-то её понять, я, как слепой котёнок, барахталась в своих мелких попытках и догадках, пытаясь найти в них какую-то истину?!... А это всё уже давным-давно у меня было «готовеньким»?..
Даже не зная, чему это меня там учили, я просто «бурлила» от возмущения на саму себя за такую оплошность. Подумать только, у меня прямо перед носом раскрыли какие-то «тайны», а я ничего и не поняла!.. Наверное, точно не тому открыли!!!
– Ой, не надо так убиваться! – засмеялась Стелла. – Покажешь бабушке и она тебе объяснит.
– А можно тебя спросить – кто же всё-таки твоя бабушка? – стесняясь, что вхожу в «частную территорию», спросила я.
Стелла задумалась, смешно сморщив свои носик (у неё была эта забавная привычка, когда она о чём-то серьёзно думала), и не очень уверенно произнесла:
– Не знаю я... Иногда мне кажется, что она знает всё, и что она очень, очень старая... У нас было много фотографий дома, и она там везде одинаковая – такая же, как сейчас. Я никогда не видела, какой она была молодой. Странно, правда?
– И ты никогда не спрашивала?..
– Нет, я думаю, она мне сказала бы, если бы это было нужно... Ой, посмотри-ка! Ох, как красиво!.. – вдруг неожиданно в восторге запищала малышка, показывая пальчиком на странные, сверкающие золотом морские волны. Это конечно же было не море, но волны и в правду были очень похожи на морские – они тяжело катились, обгоняя друг друга, как бы играясь, только на месте слома, вместо снежно-белой морской пены, здесь всё сплошь сверкало и переливалось червонным золотом, распыляя тысячами прозрачные золотистые брызги... Это было очень красиво. И мы, естественно, захотели увидеть всю эту красоту поближе...
Когда мы подошли достаточно близко, я вдруг услышала тысячи голосов, которые звучали одновременно, как бы исполняя какую-то странную, не похожую ни на что, волшебную мелодию. Это была не песня, и даже не привычная нам музыка... Это было что-то совершенно немыслимое и неописуемое... но звучало оно потрясающе.
– Ой, это же мыслящее море! О, это тебе точно понравится! – весело верещала Стелла.
– Оно мне уже нравится, только не опасно ли это?
– Нет, нет, не беспокойся! Это просто для успокоения «потерянных» душ, которым всё ещё грустно после прихода сюда... Я слушала его здесь часами... Оно живое, и для каждой души «поёт» другое. Хочешь послушать?
И я только сейчас заметила, что в этих золотых, сверкающих волнах плещутся множество сущностей... Некоторые из них просто лежали на поверхности, плавно покачиваясь на волнах, другие ныряли в «золото» с головой, и подолгу не показывались, видимо, полностью погружаясь в мысленный «концерт» и совершенно не спеша оттуда возвращаться...
– Ну, что – послушаем? – нетерпеливо подталкивала меня малышка.
Мы подошли вплотную... И я почувствовала чудесно-мягкое прикосновение сверкающей волны... Это было нечто невероятно нежное, удивительно ласковое и успокаивающее, и в то же время, проникающее в самую «глубинку» моей удивлённой и чуть настороженной души... По моей стопе пробежала, вибрируя миллионами разных оттенков, тихая «музыка» и, поднимаясь вверх, начала окутывать меня с головой чем-то сказочно красивым, чем-то, не поддающимся никаким словам... Я чувствовала, что лечу, хотя никакого полёта наяву не было. Это было прекрасно!.. Каждая клеточка растворялась и таяла в набегающей новой волне, а сверкающее золото вымывало меня насквозь, унося всё плохое и грустное и оставляя в душе только чистый, первозданный свет...
Я даже не почувствовала, как вошла и окунулась в это сверкающее чудо почти с головой. Было просто невероятно хорошо и не хотелось никогда оттуда выходить...
– Ну, всё, хватит уже! Нас задание ждёт! – ворвался в сияющую красоту напористый Стеллин голосок. – Тебе понравилось?
– О, ещё как! – выдохнула я. – Так не хотелось выходить!..
– Вот, вот! Так и «купаются» некоторые до следующего воплощения... А потом уже больше сюда не возвращаются...
– А куда же они идут? – удивилась я.
– Ниже... Бабушка говорит, что здесь место тоже надо себе заслужить... И кто всего лишь ждёт и отдыхает, тот «отрабатывает» в следующем воплощении. Думаю, это правда...
– А что там – ниже? – заинтересованно спросила я.
– Там уже не так приятно, поверь мне. – Лукаво улыбнулась Стелла.
– А это море, оно только одно или таких здесь много?
– Ты увидишь... Оно всё разное – где море, где просто «вид», а где просто энергетическое поле, полное разных цветов, ручейков и растений, и всё это тоже «лечит» души и успокаивает... только не так-то просто этим пользоваться – надо сперва заслужить.
– А кто не заслужит? Разве они живут не здесь?– не поняла я.
– Живут-то живут, но уже не так красиво... – покачала головой малышка. – Здесь так же, как на Земле – ничто не даётся даром, только вот ценности здесь совсем другие. А кто не хочет – тому и достаётся всё намного более простое. Всю эту красоту нельзя купить, её можно только заслужить...
– Ты говоришь сейчас точно как твоя бабушка, будто ты выучила её слова...– улыбнулась я.
– Так оно и есть! – вернула улыбку Стелла. – Я многое стараюсь запомнить, о чём она говорит. Даже то, что пока ещё не совсем понимаю... Но ведь пойму когда-нибудь, правда же? А тогда, возможно, уже некому будет научить... Вот и поможет.
Тут, мы вдруг увидели весьма непонятную, но очень привлекательную картинку – на сияющей, пушисто-прозрачной голубой земле, как на облаке, стояло скопление сущностей, которые постоянно сменяли друг друга и кого-то куда-то уводили, после опять возвращаясь обратно.
– А это, что? Что они там делают? – озадачено спросила я.
– О, это они всего лишь помогают приходить «новичкам», чтобы не страшно было. Это где приходят новые сущности. – Спокойно сказала Стелла.
– Ты уже видела всё это? А можем мы посмотреть?
– Ну, конечно! – и мы подошли поближе...
И я увидела, совершенно захватывающее по своей красоте, действие... В полной пустоте, как бы из ничего, вдруг появлялся прозрачный светящийся шар и, как цветок, тут же раскрывался, выпуская новую сущность, которая совершенно растерянно озиралась вокруг, ещё ничего не понимая... И тут же, ждущие сущности обнимали «новоприбывшего» сгустком тёплой сверкающей энергии, как бы успокаивая, и сразу же куда-то уводили.
– Это они приходят после смерти?.. – почему-то очень тихо спросила я.
Стелла кивнула и грустно ответила:
– Когда пришла я, мы ушли на разные «этажи», моя семья и я. Было очень одиноко и грустно... Но теперь уже всё хорошо. Я к ним сюда много раз ходила – они теперь счастливы.
– Они прямо здесь, на этом «этаже»?.. – не могла поверить я.
Стелла опять грустно кивнула головкой, и я решила, больше не буду спрашивать, чтобы не бередить её светлую, добрую душу.
Мы шли по необычной дороге, которая появлялась и исчезала, по мере того, как мы на неё ступали. Дорога мягко мерцала и как будто вела, указывая путь, будто зная, куда нам надо идти... Было приятное ощущение свободы и лёгкости, как если бы весь мир вокруг вдруг стал совершенно невесомым.
– А почему эта дорога указывает нам, куда идти? – не выдержала я.
– Она не указывает, она помогает. – Ответила малышка. – Здесь всё состоит из мысли, забыла? Даже деревья, море, дороги, цветы – все слышат, о чём мы думаем. Это по-настоящему чистый мир... наверное, то, что люди привыкли называть Раем... Здесь нельзя обмануть.
– А где же тогда Ад?.. Он тоже существует?
– О, я обязательно тебе покажу! Это нижний «этаж» и там ТАКОЕ!!!... – аж передёрнула плечиками Стелла, видимо вспомнив что-то не очень приятное.
Мы всё ещё шли дальше, и тут я заметила, что окружающее стало понемножечку меняться. Прозрачность куда-то начала исчезать, уступая место, намного более «плотному», похожему на земной, пейзажу.
– Что происходит, где мы? – насторожилась я.
– Всё там же. – Совершенно спокойно ответила малышка. – Только мы сейчас уже находимся в той части, что попроще. Помнишь, мы только что говорили об этом? Здесь в большинстве своём те, которые только что пришли. Когда они видят такой, похожий на их привычный, пейзаж – им легче воспринимать свой «переход» в этот, новый для них, мир... Ну и ещё, здесь живут те, которые не хотят быть лучше, чем они есть, и не желают делать ни малейших усилий, чтобы достичь чего-то выше.
– Значит, этот «этаж» состоит как бы из двух частей?– уточнила я.
– Можно сказать и так. – Задумчиво ответила девчушка, и неожиданно перешла на другую тему – Что-то никто здесь не обращает на нас никакого внимания. Думаешь, их здесь нет?
Оглядевшись вокруг, мы остановились, не имея ни малейшего понятия, что предпринять дальше.
– Рискнём «ниже»? – спросила Стелла.
Я чувствовала, что малышка устала. Да и я тоже была очень далеко от своей лучшей формы. Но я была почти уверена, что сдаваться она никак не собирается, поэтому кивнула в ответ.
– Ну, тогда надо немного подготовиться... – закусив губу и серьёзно сосредоточившись, заявила воинственная Стелла. – Знаешь ли ты, как поставить себе сильную защиту?
– Вроде бы – да. Но я не знаю, насколько она будет сильная. – Смущённо ответила я. Мне очень не хотелось именно сейчас её подвести.
– Покажи, – попросила девочка.
Я поняла, что это не каприз, и что она просто старается мне помочь. Тогда я попробовала сосредоточиться и сделала свой зелёный «кокон», который я делала себе всегда, когда мне нужна была серьёзная защита.
– Ого!.. – удивлённо распахнула глазёнки Стелла. – Ну, тогда пошли.
На этот раз наш полёт вниз уже был далеко не таким приятным, как предыдущий... Почему-то очень сдавило грудь и тяжело было дышать. Но понемножку всё это как бы выровнялось, и я с удивлением уставилась на открывшийся нам, жутковатый пейзаж...
Тяжёлое, кроваво-красное солнце скупо освещало тусклые, фиолетово-коричневые силуэты далёких гор... По земле, как гигантские змеи, ползли глубокие трещины, из которых вырывался плотный, тёмно-оранжевый туман и, сливаясь с поверхностью, становился похожим на кровавый саван. Всюду бродили странные, будто неприкаянные, сущности людей, которые выглядели очень плотными, почти что физическими... Они то появлялись, то исчезали, не обращая друг на друга никакого внимания, будто никого кроме себя не видели и жили лишь в своём, закрытом от остальных, мире. Вдалеке, пока что не приближаясь, иногда появлялись тёмные фигуры каких-то чудовищных зверей. Ощущалась опасность, пахло жутью, хотелось бежать отсюда сломя голову, не поворачиваясь назад...
– Это мы прямо в Аду что ли? – в ужасе от увиденного, спросила я.
– Но ты же хотела посмотреть, как это выглядит – вот и посмотрела. – Напряжённо улыбаясь, ответила Стелла.
Чувствовалось, что она ожидает какую-то неприятность. Да и ничего другого, кроме неприятностей, здесь, по-моему, просто никак не могло быть...
– А ты знаешь, иногда здесь попадаются и добрые сущности, которые просто совершили большие ошибки. И если честно, мне их очень жалко... Представляешь – ждать здесь следующего своего воплощения?!. Жуть!
Нет, я никак не могла этого представить, да и не хотела. И уж этим же самым добром здесь ну никак не пахло.
– А ты ведь не права! – опять подслушала мои мысли малышка. – Иногда сюда и, правда, попадают очень хорошие люди, и за свои ошибки они платят очень дорого... Мне их, правда, жаль...
– Неужели ты думаешь, что наш пропавший мальчик тоже попал сюда?!. Уж он-то точно не успел ничего такого дурного совершить. Ты надеешься найти его здесь?.. Думаешь, такое возможно?
– Берегись!!! – вдруг дико завизжала Стелла.
Меня расплющило по земле, как большую лягушку, и я всего лишь успела почувствовать, как будто на меня навалилась огромная, жутко воняющая. гора... Что-то пыхтело, чавкало и фыркало, расточая омерзительный запах гнили и протухшего мяса. У меня чуть желудок не вывернуло – хорошо, что мы здесь «гуляли» только сущностями, без физических тел. Иначе у меня, наверняка, случились бы самые неприятные неприятности.....
– Вылезай! Ну, вылезай же!!! – пищала перепуганная девчушка.
Но, к сожалению, это было легче сказать, чем сделать... Зловонная туша навалилась на меня всей жуткой тяжестью своего огромного тела и уже, видимо, была готова полакомиться моей свеженькой жизненной силой... А у меня, как на зло, никак не получалось от него освободиться, и в моей сжатой страхом душе уже предательски начинала попискивать паника...
– Ну, давай же! – опять крикнула Стелла. Потом она вдруг ударила чудище каким-то ярким лучом и опять закричала: – Беги!!!
Я почувствовала, что стало немного легче, и изо всех сил энергетически толкнула нависшую надо мной тушу. Стелла бегала вокруг и бесстрашно била со всех сторон уже слабеющего ужастика. Я кое-как выбралась, по привычке тяжело хватая ртом воздух, и пришла в настоящий ужас от увиденного!.. Прямо передо мной лежала огромная шипастая туша, вся покрыта какой-то резко воняющей слизью, с огромным, изогнутым рогом на широкой, бородавчатой голове.
– Бежим! – опять закричала Стелла. – Он ведь ещё живой!..
Меня будто ветром сдуло... Я совершенно не помнила, куда меня понесло... Но, надо сказать, понесло очень быстро.
– Ну и бегаешь ты... – запыхавшись, чуть выговаривая слова, выдавила малышка.
– Ой, пожалуйста, прости меня! – устыдившись, воскликнула я. – Ты так закричала, что я с перепугу помчалась, куда глаза глядят...
– Ну, ничего, в следующий раз будем поосторожнее. – Успокоила Стелла.
У меня от такого заявления глаза полезли на лоб!..
– А что, будет ещё «следующий» раз??? – надеясь на «нет», осторожно спросила я.
– Ну конечно! Они ведь живут здесь! – дружески «успокоила» меня храбрая девчушка.
– А что же мы тогда здесь делаем?..
– Мы же спасаем кого-то, разве ты забыла? – искренне удивилась Стелла.
А у меня, видно, от всего этого ужаса, наша «спасательная экспедиция» полностью вылетела из головы. Но я тут же постаралась как можно быстрее собраться, чтобы не показать Стелле, что я по-настоящему очень сильно испугалась.
– Ты не думай, у меня после первого раза целый день косы дыбом стояли! – уже веселее сказала малышка.
Мне просто захотелось её расцеловать! Каким-то образом, видя что мне стыдно за свою слабость, она умудрилась сделать так, что я сразу же снова почувствовала себя хорошо.
– Неужели ты правда думаешь, что здесь могут находиться папа и братик маленькой Лии?.. – от души удивляясь, спросила её ещё раз я.
– Конечно! Их просто могли украсть. – Уже совсем спокойно ответила Стелла.
– Как – украсть? И кто?..
Но малышка не успела ответить... Из-за дремучих деревьев выскочило что-то похлеще, чем наш первый «знакомый». Это было что-то невероятно юркое и сильное, с маленьким, но очень мощным телом, посекундно выбрасывающее из своего волосатого пуза странную липкую «сеть». Мы даже не успели пикнуть, как обе в неё дружно попались... Стелла с перепугу стала похожа на маленького взъерошенного совёнка – её большие голубые глаза были похожи на два огромных блюдца, с выплесками ужаса посерединке.
Надо было срочно что-то придумать, но моя голова почему-то была совершенно пустая, как бы я не старалась что-то толковое там найти... А «паук» (будем дальше так его называть, за неимением лучшего) тем временем довольно тащил нас, видимо, в своё гнездо, готовясь «ужинать»...
– А где же люди? – чуть ли не задыхаясь, спросила я.
– О, ты же видела – людей здесь полно. Больше чем где-либо... Но они, в большинстве, хуже, чем эти звери... И они нам не помогут.
– И что же нам теперь делать? – мысленно «стуча зубами», спросила я.
– Помнишь, когда ты показала мне твоих первых чудищ, ты ударила их зелёным лучом? – уже опять вовсю озорно сверкая глазами, (опять же, быстрее меня очухавшись!), задорно спросила Стелла. – Давай – вместе?..
Я поняла, что, к счастью, сдаваться она всё ещё собирается. И решила попробовать, потому что терять нам всё равно было нечего...
Но ударить мы так и не успели, потому что паук в тот момент резко остановился и мы, почувствовав сильный толчок, со всего маху шлёпнулись на землю... Видимо, он притащил нас к себе домой намного раньше, чем мы предполагали...
Мы очутились в очень странном помещении (если конечно это можно было так назвать). Внутри было темно, и царила полная тишина... Сильно пахло плесенью, дымом и корой какого-то необычного дерева. И только время от времени слышались какие-то слабые звуки, похожие на стоны. Как будто бы у «страдавших» уже совсем не оставалось сил…
– Ты не можешь это как-то осветить? – я тихо спросила Стеллу.
– Я уже попробовала, но почему-то не получается... – так же шёпотом ответила малышка.
И сразу же прямо перед нами загорелся малюсенький огонёк.
– Это всё, что я здесь могу. – Огорчённо вздохнула девчушка
При таком тусклом, скупом освещении она выглядела очень усталой и как бы повзрослевшей. Я всё время забывала, что этому изумительному чудо-ребёнку было всего-то ничего – пять лет!.. Наверное, её такой временами серьёзный, недетский разговор или её взрослое отношение к жизни, или всё это вместе взятое, заставляло забывать, что в реальности она ещё совсем малюсенькая девочка, которой в данный момент должно было быть до ужаса страшно. Но она мужественно всё переносила, и даже ещё собиралась воевать...
– Смотри, кто это здесь? – прошептала малышка.
И вглядевшись в темноту, я увидела странные «полочки», на которых, как в сушилке, лежали люди.
– Мама?.. Это ты, мама??? – тихонько прошептал удивлённый тоненький голосок. – Как же ты нас нашла?
Я сначала не поняла, что ребёнок обращался ко мне. Начисто позабыв, для чего мы сюда пришли, я только тогда поняла, что спрашивают именно меня, когда Стелла сильно толкнула меня кулачком в бок.
– А мы же не знаем, как их зовут!.. – прошептала я.
– Лия, а ты что здесь делаешь? – прозвучал уже мужской голос.
– Тебя ищу, папочка. – Голоском Лии мысленно ответила Стелла.
– А как вы сюда попали? – спросила я.
– Наверняка, так же, как и вы... – был тихий ответ. – Мы гуляли по берегу озера, и не видели, что там был какой-то «провал»... Вот мы туда и провалились. А там ждал вот этот зверь... Что же будем делать?
– Уходить. – Постаралась ответить как можно спокойнее я.
– А остальных? Ты хочешь их всех оставить?!. – прошептала Стелла.
– Нет, конечно же, не хочу! Но как ты собираешься их отсюда забирать?..
Тут открылся какой-то странный, круглый лаз и вязкий, красный свет ослепил глаза. Голову сдавило клещами и смертельно захотелось спать...
– Держись! Только не спи! – крикнула Стелла. И я поняла, что это пошло на нас какое-то сильное действие, Видимо, этому жуткому существу мы нужны были совершенно безвольными, чтобы он свободно мог совершать какой то свой «ритуал».
– Ничего мы не сможем... – сама себе бурчала Стелла. – Ну, почему же не получается?..
И я подумала, что она абсолютно права. Мы обе были всего лишь детьми, которые, не подумав, пустились в очень опасные для жизни путешествия, и теперь не знали, как из этого всего выбраться.
Вдруг Стелла сняла наши наложенные «образы» и мы опять стали сами собой.
– Ой, а где же мама? Ты кто?... Что ты сделала с мамой?! – возмущённо прошипел мальчик. – А ну немедленно верни её обратно!
Мне очень понравился его бойцовский дух, имея в виду всю безнадёжность нашей ситуации.
– Дело в том, что здесь не было твоей мамы, – тихо прошептала Стелла. – Мы встретили твою маму там, откуда вы «провалились» сюда. Они за вас очень переживают, потому что не могут вас найти, вот мы и предложили помочь. Но, как видишь, мы оказались недостаточно осторожными, и вляпались в ту же самую жуткую ситуацию...
– А как давно вы здесь? Вы знаете, что с нами будут делать? – стараясь говорить уверенно, тихо спросила я.
– Мы недавно... Он всё время приносит новых людей, а иногда и маленьких зверей, и потом они пропадают, а он приносит новых.
Я с ужасом посмотрела на Стеллу:
– Это самый настоящий, реальный мир, и совершенно реальная опасность!.. Это уже не та невинная красота, которую мы создавали!.. Что будем делать?
– Уходить. – Опять упорно повторила малышка.
– Мы ведь можем попробовать, правда? Да и бабушка нас не оставит, если уж будет по-настоящему опасно. Видимо пока мы ещё можем выбраться сами, если она не приходит. Ты не беспокойся, она нас не бросит.
Мне бы её уверенность!.. Хотя обычно я была далеко не из пугливых, но эта ситуация заставляла меня очень сильно нервничать, так как здесь находились не только мы, но и те, за кем мы пришли в эту жуть. А как из данного кошмара выкарабкиваться – я, к сожалению, не знала.
– Здесь нету времени, но он приходит обычно через одинаковый промежуток, примерно как были сутки на земле. – Вдруг ответил на мои мысли мальчик.
– А сегодня уже был? – явно обрадованная, спросила Стелла.
Мальчонка кивнул.
– Ну что – пошли? – она внимательно смотрела на меня и я поняла, что она просит «надеть» на них мою «защиту».
Стелла первая высунула свою рыжую головку наружу...
– Никого! – обрадовалась она. – Ух ты, какой же это ужас!..
Я, конечно, не вытерпела и полезла за ней. Там и правда был настоящий «ночной кошмар»!.. Рядом с нашим странным «местом заточения», совершенно непонятным способом, повешенные «пучками» вниз головой, висели человеческие сущности... Они были подвешены за ноги, и создавали как бы перевёрнутый букет.
Мы подошли ближе – ни один из людей не показывал признаков жизни...
– Они же полностью «откачаны»! – ужаснулась Стелла. – У них не осталось даже капельки жизненной силы!.. Всё, давайте удирать!!!
Мы понеслись, что было сил, куда-то в сторону, абсолютно не зная – куда бежим, просто подальше бы от всей этой, замораживающей кровь, жути... Даже не думая о том, что можем снова вляпаться в такую же, или же ещё худшую, жуть...
Вдруг резко потемнело. Иссиня-чёрные тучи неслись по небу, будто гонимые сильным ветром, хотя никакого ветра пока что не было. В недрах чёрных облаков полыхали ослепительные молнии, красным заревом полыхали вершины гор... Иногда набухшие тучи распарывало о злые вершины и из них водопадом лилась тёмно-бурая вода. Вся эта страшная картинка напоминала, самый жуткий из жутких, ночной кошмар....
– Папочка, родимый, мне так страшно! – тоненько взвизгивал, позабыв свою былую воинственность, мальчонка.
Вдруг одна из туч «порвалась», и из неё полыхнул ослепительно яркий свет. А в этом свете, в сверкающем коконе, приближалась фигурка очень худого юноши, с острым, как лезвие ножа, лицом. Вокруг него всё сияло и светилось, от этого света чёрные тучи «плавились», превращаясь в грязные, чёрные лоскутки.
– Вот это да! – радостно закричала Стелла. – Как же у него это получается?!.
– Ты его знаешь? – несказанно удивилась я, но Стелла отрицательно покачала головкой.
Юноша опустился рядом с нами на землю и ласково улыбнувшись спросил:
– Почему вы здесь? Это не ваше место.
– Мы знаем, мы как раз пытались выбраться на верх! – уже во всю щебетала радостная Стелла. – А ты поможешь нам вернуться наверх?.. Нам обязательно надо быстрее вернуться домой! А то нас там бабушки ждут, и вот их тоже ждут, но другие.
Юноша тем временем почему-то очень внимательно и серьёзно рассматривал меня. У него был странный, насквозь пронизывающий взгляд, от которого мне стало почему-то неловко.
– Что ты здесь делаешь, девочка? – мягко спросил он. – Как ты сумела сюда попасть?
– Мы просто гуляли. – Честно ответила я. – И вот их искали. – Улыбнувшись «найдёнышам», показала на них рукой.
– Но ты ведь живая? – не мог успокоиться спаситель.
– Да, но я уже не раз здесь была. – Спокойно ответила я.
– Ой, только не здесь, а «наверху»! – смеясь, поправила меня моя подружка. – Сюда мы бы точно не возвращались, правда же?
– Да уж, я думаю, этого хватит надолго... Во всяком случае – мне... – меня аж передёрнуло от недавних воспоминаний.
– Вы должны отсюда уйти. – Опять мягко, но уже более настойчиво сказал юноша. – Сейчас.
От него протянулась сверкающая «дорожка» и убежала прямо в светящийся туннель. Нас буквально втянуло, даже не успев сделать ни шагу, и через какое-то мгновение мы оказались в том же прозрачном мире, в котором мы нашли нашу кругленькую Лию и её маму.
– Мама, мамочка, папа вернулся! И Велик тоже!.. – маленькая Лия кубарем выкатилась к нам навстречу, крепко прижимая к груди красного дракончика.. Её кругленькая мордашка сияла солнышком, а сама она, не в силах удержать своего бурного счастья, кинулась к папе и, повиснув у него на шее, пищала от восторга.
Мне было радостно за эту, нашедшую друг друга, семью, и чуточку грустно за всех моих, приходящих на земле за помощью, умерших «гостей», которые уже не могли друг друга так же радостно обнять, так как не принадлежали тем же мирам...
– Ой, папулечка, вот ты и нашёлся! А я думала, ты пропал! А ты взял и нашёлся! Вот хорошо-то как! – аж попискивала от счастья сияющая девчушка.
Вдруг на её счастливое личико налетела тучка, и оно сильно погрустнело... И уже совсем другим голосом малышка обратилась к Стелле:
– Милые девочки, спасибо вам за папу! И за братика, конечно же! А вы теперь уже уходить будете? А ещё когда-то вернётесь? Вот ваш дракончик, пожалуйста! Он был очень хороший, и он меня очень, очень полюбил... – казалось, что прямо сейчас бедная Лия разревётся навзрыд, так сильно ей хотелось подержать ещё хоть чуть-чуть этого милого диво-дракончика!.. А его вот-вот увезут и уже больше не будет...
– Хочешь, он ещё побудет у тебя? А когда мы вернёмся, ты его нам отдашь обратно? – сжалилась над малышкой Стелла.
Лия сначала ошалела от неожиданно свалившегося на неё счастья, а потом, не в состоянии ничего сказать, так сильно закивала головкой, что та чуть ли не грозилась отвалиться...
Простившись с радостным семейством, мы двинулись дальше.
Было несказанно приятно опять ощущать себя в безопасности, видеть тот же, заливающий всё вокруг радостный свет, и не бояться быть неожиданно схваченной каким-то страшно-кошмарным ужастиком...
– Хочешь ещё погулять? – совершенно свежим голоском спросила Стелла.
Соблазн, конечно же, был велик, но я уже настолько устала, что даже покажись мне сейчас самое что ни есть большое на земле чудо, я наверное не смогла бы этим по-настоящему насладиться...
– Ну ладно, в другой раз! – засмеялась Стелла. – Я тоже устала.

Для преобразования энергии, заключенной в жирных кислотах, в энергию связей АТФ существует метаболический путь окисления жирных кислот до СО 2 и воды, тесно связанный с циклом трикарбоновых кислот и дыхательной цепью. Этот путь называется β-окисление , т.к. происходит окисление 3-го углеродного атома жирной кислоты (β-положение) в карбоксильную группу, одновременно от кислоты отщепляется ацетильная группа, включающая С 1 и С 2 исходной жирной кислоты.

Элементарная схема β-окисления

Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма (кроме нервных клеток). Для окисления используются жирные кислоты, поступающие в цитозоль из крови или появляющиеся при липолизе собственных внутриклеточных ТАГ. Суммарное уравнение окисления пальмитиновой кислоты выглядит следующим образом:

Пальмитоил-SКоА + 7ФАД + 7НАД + + 7Н 2 O + 7HS-KoA → 8Ацетил-SКоА + 7ФАДН 2 + 7НАДН

Этапы окисления жирных кислот

1. Прежде, чем проникнуть в матрикс митохондрий и окислиться, 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.

Ацил-SКоА-синтетазы находятся в эндоплазматическом ретикулуме, на наружной мембране митохондрий и внутри них. Существует широкий ряд синтетаз, специфичных к разным жирным кислотам.

Реакция активации жирной кислоты

2. Ацил-SКоА не способен проходить через митохондриальную мембрану, поэтому существует способ его переноса в комплексе с витаминоподобным веществом карнитином . На наружной мембране митохондрий имеется фермент карнитин-ацилтрансфераза I .

Карнитин-зависимый транспорт жирных кислот в митохондрию

Карнитин синтезируется в печени и почках и затем транспортируется в остальные органы. Во внутриутробном периоде и в первые годы жизни значение карнитина для организма чрезвычайно велико. Энергообеспечение нервной системы детского организма и, в частности, головного мозга осуществляется за счет двух параллельных процессов: карнитин-зависимого окисления жирных кислот и аэробного окисления глюкозы. Карнитин необходим для роста головного и спинного мозга, для взаимодействия всех отделов нервной системы, ответственных за движение и взаимодействие мышц. Существуют исследования, связывающие с недостатком карнитина детский церебральный паралич и феномен "смерти в колыбели ".

Дети раннего возраста, недоношенные и дети с малой массой особен-но чувствительны к недостаточности карнитина. Эндогенные запасы у них быстро истощаются при различных стрессовых ситуациях (инфекционные заболевания, желудочно-кишечные расстройства, нарушения вскармливания). Биосинтез карнитина резко ограничен в связи с небольшой мышечной массой, а поступление с обычными пищевыми продуктами неспособно поддержать достаточный уровень в крови и тканях.

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

4. Процесс собственно β-окисления состоит из 4-х реакций, повторяющихся циклически. В них последовательно происходит окисление (ацил-SКоА-дегидрогеназа), гидратирование (еноил-SКоА-гидратаза) и вновь окисление 3-го атома углерода (гидроксиацил-SКоА-дегидрогеназа). В последней, трансферазной, реакции от жирной кислоты отщепляется ацетил-SКоА . К оставшейся (укороченной на два углерода) 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.

Последовательность реакций β-окисления жирных кислот

Расчет энергетического баланса β-окисления

Ранее при расчете эффективности окисления коэффициент P/O для НАДH принимался равным 3,0, для ФАДH 2 – 2,0.

По современным данным значение коэффициента P/O для НАДH соответствует 2,5, для ФАДH 2 – 1,5.

При расчете количества АТФ, образуемого при β-окислении жирных кислот необходимо учитывать:

• количество образуемого ацетил-SКоА – определяется обычным делением числа атомов углерода в жирной кислоте на 2.
• число циклов β-окисления . Число циклов β-окисления легко определить исходя из представления о жирной кислоте как о цепочке двухуглеродных звеньев. Число разрывов между звеньями соответствует числу циклов β-окисления. Эту же величину можно подсчитать по формуле (n/2 -1), где n – число атомов углерода в кислоте.
• число двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления происходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН 2 не образуется. Количество недополученных ФАДН 2 соответствует числу двойных связей. Остальные реакции цикла идут без изменений.
• количество энергии АТФ , потраченной на активацию (всегда соответствует двум макроэргическим связям).

Пример. Окисление пальмитиновой кислоты

• так как имеется 16 атомов углерода, то при β-окислении образуется 8 молекул ацетил-SКоА . Последний поступает в ЦТК, при его окислении в одном обороте цикла образуется 3 молекулы НАДН (7,5 АТФ), 1 молекула ФАДН 2 (1,5 АТФ) и 1 молекула ГТФ, что эквивалентно 10 молекулам АТФ. Итак, 8 молекул ацетил-SКоА обеспечат образование 8×10=80 молекул АТФ.
• для пальмитиновой кислоты число циклов β-окисления равно 7 . В каждом цикле образуется 1 молекула ФАДН 2 (1,5 АТФ) и 1 молекула НАДН (2,5 АТФ). Поступая в дыхательную цепь, в сумме они "дадут" 4 молекулы АТФ. Таким образом, в 7 циклах образуется 7×4=28 молекул АТФ.
• двойных связей в пальмитиновой кислоте нет .
• на активацию жирной кислоты идет 1 молекула АТФ, которая, однако, гидролизуется до АМФ, то есть тратятся 2 макроэргические связи или две АТФ .

Таким образом, суммируя, получаем 80+28-2 =106 молекул АТФ образуется при окислении пальмитиновой кислоты.

Как уже указывалось, значительную часть энергии, извлекаемой в процессе окисления, животный организм получает из жирных кислот, которые расщепляются путем окисления при β-углеродном атоме.

β-Окисление жирных кислот было впервые изучено в 19004 г. Ф. Кноопом. В дальнейшем было установлено, что β-окисление осуществляется только в митохондриях. Благодаря работам Ф. Линена с сотрудниками (1954-1958 г.г.) были выяснены основные ферментативные процессы окисления жирных кислот. В честь ученых, открывших данный путь окисления жирных кислот, процесс β-окисления получил название цикла Кноопа-Линена .

β-Окисление - специфический путь ката­болизма жирных кислот, при котором от кар­боксильного конца жирной кислоты последо­вательно отделяется по 2 атома углерода в виде ацетил-КоА. Метаболический путь - β-окисление - назван так потому, что реакции окисле­ния жирной кислоты происходят у β-углеродного атома. Реакции β-окисления и последующего окисления ацетил-КоА в ЦТК (цикле трикарбоновых кислот) служат одним из основных источников энергии для синтеза АТФ по механизму окислительного фосфорилирования. β-Окисление жирных кислот происходит только в аэробных условиях.

Все реакции многостадий­ного окисления ускоряются специфическими ферментами. β-окисление высших жирных кислот является универсальным биохи­мическим процессом, протекающим во всех живых организмах. У млекопитающих этот процесс происходит во многих тканях, в первую очередь в печени, почках и сердце. Окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Ненасыщенные высшие жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и др.) предварительно восстанавливаются до предельных кислот.

Проникновению жирных кислот в митохондриальный матрикс предшествует их активация путем образования соединения с коэнзимом А (НS~КоА), содержащего макроэргическую связь. Последняя, видимо, способствует более гладкому протека­нию реакций окисления образовавшегося соединения, которое называют ацилкоэнзимом А (ацил-КоА).

Взаимодействие высших жирных кислот с КоА ускоряется специфическими лигазами - ацил-КоА-синтетазами трех видов, специфичных соответственно для кислот с коротким, средним и длин­ным углеводородными радикалами. Они локализованы в мембранах эндоплазматической сети и в наружной мембране митохондрий. По-видимому, все ацил-КоА-синтетазы являются мультимерами; так, фермент из микросом пе­чени имеет молекулярную массу 168 кДа и состоит из 6 идентичных субъеди­ниц. Реакция активации жирных кислот протекает в 2 этапа:

а) сначала жирная кислота реагирует с АТФ с образаванием ациладенилата:

RCOOH + ATФ → RCO~AMФ + ФФ

б) затем идет образование активированной формы ацил-КоА:

RCO~AMФ + НS~КоА → RCO~SKoA + AMФ

Пирофосфат (ФФ) быстро гидролизуется под действием пирофосфатазы, в результате чего вся реакция оказывается необратимой: ФФ + H 2 O → 2Ф

Суммарное уравнение :

RCOOH + ATФ+ НS~КоА→ RCO~SKoA + AMФ + 2Ф

Жирные кислоты с короткой и средней длиной цепи (от 4 до 12 атомов углерода) могут прони­кать в матрикс митохондрий путём диффузии, там происходит их активация. Жирные кислоты с длин­ной цепью, которые преобладают в организме человека (от 12 до 20 атомов углерода), активи­руются ацил-КоА синтетазами, расположенны­ми на внешней мембране митохондрий.

Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для длинноцепочных ацил-КоА, образовавшихся в цитоплазме. Переносчиком активированных жирных кислот служит карнитин (витамин В т) , который поступает с пи­щей или синтезируется из незаменимых амино­кислот лизина и метионина.

В наружной мембране митохондрий находится фермент карнитинацилтрансфераза I (карнитин-палъмитоилтрансфераза I), катализи- рующий ре­акцию с образованием ацилкарнитина:

RCO~SKoA + H 3 C- N + -CH 2 -CH-CH 2 -COOH ↔ H 3 C- N + -CH 2 -CH-CH 2 -COOH + HS~KoA

Ацил-КоА Карнитин (В т) Ацилкарнитин Кофермент А

Этот фермент является регуляторным, он регулирует скорость поступления ацильных групп в митохондрии, а, следовательно, и скорость окисления жирных кислот.

Образовавшийся ацилкарнитин проходит че­рез межмембранное пространство к наружной стороне внутренней мембраны и транспортиру­ется с помощью карнитинацилкарнитинтранслоказы на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрий, где фермент карнити­нацилтрансфераза II катализирует перенос ацила на внутримитохондриальный КоА, то есть обратную реакцию (рис.9).

Рис.9. Перенос жирных кислот с длинным углеводородным радикалом через мембраны митохондрий

Итак, ацил-КоА становится доступным для ферментов β-окисления. Свободный карни­тин возвращается на цитозольную сторону внутренней мембраны митохондрий той же транслоказой. После этого ацил-КоА включается в реак­ции β-окисления.

В матриксе митохондрий происходит катаболизм (распад) ацил-КоА в результате повторяющейся последовательности из четырех реакций .

1) Первой реакцией в каждом цикле является его окисление ферментом ацил-КоА-дегидрогеназой , коферментом которого является ФАД. Дегидрирование происходит между β - и α - атомами углерода, в результате чего в углеродной цепи образуется двойная связь и продуктом этой реакции является еноил-КоА:

R-CH 2 -CH 2 CO~SKoA + ФАД → R-CH=CHCO~SKoA + ФАДН 2

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 :

R-CH=CHCO~SKoA +Н 2 О → R-CH-CH 2 CO~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:

R-CH-CH 2 CO~SKoA + НАД + → R-CОCH 2 CO~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-CОCH 2 CO~SKoA + НS~KoA → CH 3 CO~SKoA + R 1 CO~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 (С 13 -С 18), 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 СО 2 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 СН 3 -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.

Биологическое окисление жирных кислот можно сопоставить со сгоранием углеводородов: как в одном, так и в другом случае наблюдается наибольший выход свободной энергии. При биологическом b-окислении углеводородной части жирных кислот образуются двууглеродные активированные компоненты, доокисляющиеся в ЦТК, и большое количество восстановительных эквивалентов, которые приводят к синтезу АТР в дыхательной цепи. Большинство аэробных клеток способно к полному окислению жирных кислот до углекислого газа и воды.

Источником жирных кислот служат экзогенные или эндогенные липиды. Последние чаще всего представлены триацилглицеридами, которые откладываются в клетках в качестве резервного источника энергии и углерода. Кроме этого, клетки используют и полярные липиды мембран, метаболическое обновление которых происходит постоянно. Липиды расщепляются с помощью специфических ферментов (липазы) до глицерола и свободных жирных кислот.

b-окисление жирных кислот . Этот основной процесс окисления жирных кислот осуществляется у эукариот в митохондриях. Переносу жирных кислот через мембраны митохондрий способствует карнитин (g-триметиламино-b-оксибутират), который связывает молекулу жирной кислоты особым образом, в результате чего положительный (на атоме азота) и отрицательный (на атоме кислорода карбоксильной группы) заряды оказываются сближенными и нейтрализуют друг друга.

После транспорта в матрикс митохондрий жирные кислоты подвергаются активации с помощью СоА в АТР-зависимой реакции, которую катализирует ацетат-тиокиназа (рис. 9.1). Затем ацил-СоА-производное окисляется с участием ацил-дегидрогеназы. В клетке существует несколько разных ацилдегидрогеназ, специфичных к СоА-производным жирных кислот с разной длиной углеводородной цепи. Все эти ферменты используют FAD в качестве простетической группы. Образующийся в реакции FADH 2 в составе ацилдегидрогеназы окисляется другим флавопротеидом, переносящим электроны к дыхательной цепи в составе митохондриальной мембраны.

Продукт окисления - еноил-СоА гидратируется под действием еноилгидратазы с образованием b-гидроксиацил-СоА (рис. 9.1). Существуют еноил-СоА-гидратазы, специфичные к цис- и транс-формам еноил-СоА-производных жирных кислот. При этом транс-еноил-СоА гидратируется стереоспецифически в L-b-гидроксиацил-СоА, а цис-изомеры - в D-стереоизомеры -b-гидроксиацил-СоА-эфиров.

Последний этап реакций b-окисления жирных кислот представляет собой дегидрирование L-b-гидроксиацил-СоА (рис. 9.1). Окислению подвергается b-углеродный атом молекулы, поэтому и весь процесс носит название b-окисления. Катализирует реакцию b-гидроксиацил-СоА-дегидрогеназа, специфичная только к L-формам b-гидроксиацил-СоА. Этот фермент использует в качестве кофермента NAD. Дегидрирование D-изомеров b-гидроксиацилСоА осуществляется после дополнительной стадии изомеризации их в L-b-гидроксиацил-СоА (фермент b-гид-роксиацил-СоА-эпимераза). Продукт данного этапа реакций представляет собой b-кетоацил-СоА, легко расщепляющийся тиолазой на 2 производных: ацил-СоА, который короче исходного активированного субстрата на 2 углеродных атома, и ацетил-СоА-двууглеродный компонент, отщепленный от жирнокислотной цепи (рис. 9.1). Ацил-СоА-производное подвергается следующему циклу реакций b-окисления, а ацетил-СоА может вступать в цикл трикарбоновых кислот для дальнейшего окисления.

Таким образом, каждый цикл b-окисления жирных кислот сопровождается отщеплением от субстрата двууглеродного фрагмента (ацетил-СоА) и двух пар атомов водорода, восстанавливающих 1 молекулу NAD + и одну молекулу FAD. Процесс продолжается до полного расщепления жирнокислотной цепи. Если жирная кислота состояла из нечетного числа атомов углерода, то b-окисление завершается образованием пропионил-СоА, который в ходе нескольких реакций превращается в сукцинил-СоА и в таком виде может вступать в ЦТК.

Большинство жирных кислот, входящих в состав клеток животных, растений и микроорганизмов, содержит неразветвленные углеводородные цепи. В то же время в липидах некоторых микроорганизмов и в восках растений присутствуют жирные кислоты, чьи углеводородные радикалы имеют точки ветвления (обычно в виде метильных групп). Если ветвлений немного, и все они приходятся на четные положения (у углеродных атомов 2, 4 и т. д.), то процесс b-окисления происходит по обычной схеме с образованием ацетил- и пропионил-СоА. Если же метильные группы расположены у нечетных атомов углерода, процесс b-окисления блокируется на стадии гидратирования. Это следует учитывать при производстве синтетических детергентов: чтобы обеспечить их быструю и полную биодеградацию в окружающей среде, надо к массовому потреблению допускать лишь варианты с неразветвленными углеводородными цепями.

Окисление ненасыщенных жирных кислот . Этот процесс осуществляется с соблюдением всех закономерностей b-окисления. Однако большинство природных ненасыщенных жирных кислот имеет двойные связи в таких местах углеводородной цепи, что последовательное удаление двууглеродных фрагментов с карбоксильного конца дает ацил-СоА-производное, у которого двойная связь находится в положении 3-4. К тому же двойные связи природных жирных кислот имеют цис-конфигурацию. Чтобы смогла осуществиться стадия дегидрирования с участием b-гидроксиацил-СоА-дегидрогеназы, специфичной к L-формам b-гидроксиацил-СоА, необходима дополнительная стадия ферментативной изомеризации, в ходе которой двойная связь в молекуле СоА-производного жирной кислоты перемещается из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяется конфигурация двойной связи из цис- в транс-. Такой метаболит служит субстратом еноил-гидратазы, превращающей транс-еноил-СоА в L-b-гидроксиацил-СоА.

В тех случаях, когда перенос и изомеризация двойной связи оказываются невозможными, такая связь восстанавливается при участии NADPH. Последующая деградация жирной кислоты происходит по обычному механизму b-окисления.

Второстепенные пути окисления жирных кислот . b-Окисление представляет собой основной, но не единственный путь катаболизма жирных кислот. Так, в клетках растений обнаружен процесс a-окисления жирных кислот, содержащих в составе 15- 18 атомов углерода. Этот путь включает первичную атаку жирной кислоты пероксидазой в присутствии перекиси водорода, в результате чего карбоксильный углерод отщепляется в виде СО 2 , а атом углерода в a-положении окисляется до альдегидной группы. Затем альдегид окисляется при участии дегидрогеназы в высшую жирную кислоту, и процесс повторяется снова (рис. 9.2). Однако этот путь не может обеспечить полного окисления. Он используется лишь для укорочения цепей жирных кислот, а также в качестве обходного пути, когда b-окисление оказывается заблокированным из-за присутствия боковых метильных групп. Процесс не требует участия СоА и не сопровождается образованием АТР.

Некоторые жирные кислоты могут также подвергаться окислению по w-углеродному атому (w-окисление). В этом случае СН 3 - группа подвергается гидроксилированию под действием монооксигеназы, в ходе которого возникает w-оксикислота, которая затем окисляется до дикарбоновой кислоты. Дикарбоновая кислота может укорачиваться с любого конца посредством реакций b-окисления.

Подобным образом в клетках микроорганизмов и некоторых тканей животных происходит расщепление насыщенных углеводородов. На первой стадии с участием молекулярного кислорода происходит гидроксилирование молекулы с образованием спирта, который последовательно окисляется в альдегид и карбоновую кислоту, активируется присоединением СоА и вступает в путь b-окисления.