Utlenianie kwasów

tłuszczowych

Ravage von Sturmberg

Znaczenie biologiczne



Chociaż kwasy tłuszczowe są zarówno utleniane do acetylo-

CoA, jak i syntezowane z acetylo-CoA,to jednak utlenianie

kwasów tłuszczowych nie jest prostym odwróceniem

biosyntezy, lecz zupełnie odmiennym procesem

zachodzącym w innym przedziale komórki. Oddzielenie

utleniania kwasów tłuszczowych w mitochondriach od

biosyntezy zachodzącej w cytozolu pozwala na odrębną

kontrolę tych procesów i dostosowanie ich do potrzeb tkanki.

W każdym kroku utleniania kwasów tłuszczowych uczestniczy

pochodna acetylo-CoA i każdy krok jest katalizowany przez

oddzielne enzymy używające NAD+ i FAD jako koenzymów; w

efekcie powstaje ATP. Jest to proces aerobowy, wymagający

obecności tlenu. Nasilenie utleniania kwasów tłuszczowych

jest charakterystyczne dla stanów głodzenia i cukrzycy i

prowadzi do wytworzenia ciał ketonowych przez wątrobę.

Ciała ketonowe mają kwaśny charakter i jeśli są wytwarzane

w nadmiarze przez długi okres jak np. cukrzycy mogą być

przyczyną kwasicy ketonowej.

Utlenianie kwasów
tłuszczowych o parzystej
liczbie atomów węgla



Kwasy tłuszczowe o parzystej liczbie atomów węgla ulegają

aktywacji z udziałem CoA i wkładem energetycznym ATP,

przekształcając się w aktywne kwasy tłuszczowe. Reakcje tę

katalizuje syntetaza acetylo-CoA. W przenoszeniu acylów o

długich łańcuchach (powyżej 12 atomów węgla) przez błony

mitochondrialne bierze udział karnityna. Aktywne kwasy

tłuszczowe nasycone dzięki dehydrogenazie acetylo-CoA,

przechodzą w aktywne kwasy tłuszczowe nienasycone, a te z

udziałem hydrazy enolio-CoA – w aktywne 3-hydroksykwasy (β-

hydroksykwasy). Z kolei pod wpływem dehydrogenazy 3-

hydroksyacetylo-CoA tworzą się aktywne 3-oksokwasy. Te

ostatnie z udziałem tiolazy 3-oksoacetylo-CoA, w obecności

nowej cząsteczki CoA, ulegają rozpadowi na aktywny kwas

octowy (Ac-CoA) i aktywny kwas tłuszczowy nasycony uboższy

o dwa atomy węgla w stosunku do kwasu wyjściowego.

Acylo-CoA

Enoilo-CoA

3-hydroksyacylo-CoA



Jednym z końcowych metabolitów jest

aktywny kwas acetooctowy który rozpada

się na dwie cząsteczki Ac-CoA. W wyniku

β-oksydacji powstają więc ostatecznie

cząsteczki aktywnego octanu, których

większość spala się w cyklu kwasów

trikarboksylowych, a część może barć

udział w resyntezie kwasów

tłuszczowych, biosyntezie steroidów,

bądź procesach acylacji. Liczba

cząsteczek Ac-CoA zależy o długości

łańcucha wyjściowego kwasu

tłuszczowego.

Utlenianie kwasów o
nieparzystej liczbie atomów
węgla



Rozpad kwasów o nieparzystej liczbie atomów węgla przebiega

również na drodze β-oksydacji. Jako metabolity pośrednie powstają

aktywne kwasy nienasycone, aktywne 3-hydroksykwasy,aktywne 3-

oksokwasy i aktywne kwasy nasycone uboższe o dwa atomy węgla od

kwasu wyjściowego. Ostatecznie oprócz cząsteczek aktywnego octanu

powstaje aktywny kwas propionowy. Związek ten pod wpływem

karboksylazy propionylo-CoA (koenzymu biotynowy) przy nakładzie

ATP przekształca się metylomalonylo-CoA



Ten z kolei pod wpływem mutazy
metylomalanylo-CoA ulega izomeracji do
sukcynylo-CoA, który włącza się do cyklu
kwasów trikarboksylowych z wytworzeniem
cząsteczek GTP.

Utlenianie nienasyconych
kwasów tłuszczowych



Nienasycone kwasy tłuszczowe (np.oleinowy, linolowy)
ulegają aktywacji i βoksydacji tak samo jak kwasy
nasycone. Należy dodać że izolowane wiązania
podwójne w naturalnych kwasach tłuszczowych
występują w postaci cis, podczas gdy α-, β-nienasycone
acylo-CoA, jako metabolity β-oksydacji nasyconych
kwasów tłuszczowych mają konfigurację trans. Ponadto
w wielu nienasyconych kwasach tłuszczowych wiązania
są umieszczone w takich pozycjach łańcucha
węglowego że kolejne odłączanie cząsteczek acetylo-
CoA od końca karboksylowego aż do miejsca
pierwszego wiązania podwójnego daje ∆-cis-acylo-CoA
(czyli β,γ zamiast α,β)