Oddychanie komórkowe - jest wielostopniowym biochemicznym procesem utleniania związków organicznych związanym z wytwarzaniem energii użytecznej metabolicznie. Oddychanie przebiega w każdej żywej komórce w sposób stały. Zachodzi ono nawet wtedy, gdy inne procesy metaboliczne zostaną zahamowane. Chociaż istnieją różnice w przebiegu procesu oddychania u poszczególnych grup organizmów, to zestaw enzymów katalizującychposzczególne reakcje składające się na oddychanie jest zbliżony u wszystkich organizmów żywych. Zachodzenie oddychania jest jednym z najczęściej stosownych wskaźników zachodzenia procesów życiowych. Jedynie wirusy będące strukturami na pograniczu życia i cząstek chemicznych nie przeprowadzają procesu oddychania.

Chociaż substratem w reakcji oddychania mogą być wszystkie związki organiczne obecne w komórkach, najczęściej ogólną reakcję oddychania komórkowego zapisuje się dla utleniania cukru - glukozy w obecnościtlenu:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

Energia uwolniona w procesie utleniania związków organicznych pojawia się częściowo w postaci związku wysokoenergetycznego - ATP, który może być wykorzystany do przeprowadzania reakcji chemicznychzachodzących w komórce lub do poruszania organizmu np. w tkance mięśniowej. Proces produkcji ATP nie przebiega ze 100% sprawnością i część energii uwalniana jest w postaci ciepła.

Poza węglowodanami organizmy w procesie oddychania mogą utleniać tłuszcze oraz białka, a po bardziej złożonych modyfikacjach także pozostałe związki organiczne.

Dla najczęściej używanego substratu, glukozy, reakcje oddychania komórkowego zachodzą na trzech szlakach metabolicznych:

• Glikoliza, w której glukoza przekształcana jest do kwasu pirogronowego i powstają niewielkie ilości ATP oraz NADH.

• Cykl Krebsa określany także cyklem kwasu cytrynowego lub cyklem kwasów trikarboksylowych, w którym kwas pirogronowy po przekształceniu do acetylo-CoA w cyklu przemian przekształcany jest do CO₂ z wytworzeniem NADH, FADH₂ oraz GTP lub ATP.

• Oddychanie końcowe, czyli mitochondrialny łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna. W tym etapie zredukowane nukleotydy NADH, FADH₂ są utleniane. W efekcie szeregu reakcji powstaje woda, a uwalniana energia zamieniana jest na ATP.

Pierwszy z wymienionych etapów jest charakterystyczny dla utleniania węglowodanów i zachodzi w cytozolu. Dwa pozostałe etapy zachodzą u organizmów eukariotycznych w wyspecjalizowanych organellach - mitochondriach. W komórkach prokariontów enzymy biorące udział we wszystkich etapach oddychania znajdują się w cytozolu i błonie komórkowej.

Tłuszcze oraz białka mogą być także włączane w cykl Krebsa. Wcześniej jednak tłuszcze rozkładane są do acetylo-CoA w procesie β-oksydacji, a białka muszą być rozłożone na aminokwasy, te zaś pozbawione reszty aminowej. Powstałe po odłączeniu reszty aminowejketokwasy włączane są bezpośrednio lub po przekształceniu w reakcje glikolizy i cyklu kwasu cytrynowego.

Oddychanie komórkowe glukozą [edytuj]

Glikoliza [edytuj]

Pierwszy etap utleniania heksoz zachodzi w cytozolu i jest określany nazwą glikoliza lub szlak Embdena-Meyerhofa-Parnasa. Najczęściej na szlak glikolityczny wchodzi glukoza, która może powstawać z rozkładu cukrów zapasowych np. skrobi lub glikogenu. Jednak inne cukry sześciowęglowe mogą także łatwo wziąć udział w glikolizie. 

W pierwszym etapie glikolizy glukoza lub inna heksoza ulega fosforylacji. Reakcję tę przeprowadza enzym - heksokinaza [EC 2.7.1.1], zużywając cząsteczkę ATP. Powstała cząsteczkaglukozo-6-fosforanu przekształcana jest do fruktozo-6-fosforanu przez izomerazę heksozofosforanową [EC 5.3.1.9]. Reakcja ta jest odwracalna. W podobny sposób do fruktozo-6-fosforanu mogą być przekształcane inne fosfoheksozy. Fruktoza, która jest produktem rozkładu często występującego u roślin cukru zapasowego, sacharozy, jest przekształcana bezpośrednio do fruktozo-6-fosforanu poprzez przyłączenie reszty fosforanowej z ATP przez fruktokinazę. Wytworzony fruktozo-6-fosforanu ulega fosforylacji w pozycji 1 katalizowanej przez 1-fosfofruktokinazę (ATP-fosfofruktokinazę) [EC 2.7.1.11], co prowadzi do powstania fruktozo-1,6-bisfosforanu. Podobnie jak przy fosforylacji glukozy zużywana jest cząsteczką ATP, a reakcja jest nieodwracalna^[5][6]. W komórkach roślinnych przekształcenie fruktozo-6-fosforanu do fruktozo-1,6-bisfosforanu może być także przeprowadzane przez 1-fosfotransferazępirofosforan - fruktozo-6-fosforan (PP-fosfofruktodikinaza)^[7]. W tym przypadku reszta fosforanowa pochodzi z pirofosforanu, a reakcja jest odwracalna. Aktywność PP-fosfofruktodikinazy jest większa w tkankach intensywnie rosnących. W komórkach o stosunkowo wolnym metabolizmie przeważa aktywność ATP-fosfofruktokinazy. Powstały fruktozo-1,6-bifosforan jest rozkładany na dwie cząsteczki: aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton. Reakcję katalizuje aldolaza fruktozobisfosforanowa [EC 4.1.2.13]. Powstanie dwóch trioz jest końcem pierwszego etapu glikolizy^[5].

W drugim etapie aldehyd 3-fosfoglicerynowy zostaje utleniony do 1,3-bisfosfoglicerynianu. Reakcję tę katalizuje dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego [EC 1.2.1.12]. Energia wyzwolona podczas utleniania aldehydu 3-fosfoglicerynowego wystarcza do zredukowania cząsteczki NAD⁺ do NADH oraz ufosforylowania powstającego kwasu 1,3-bisfosfoglicerynowego przez przyłączenie fosforanu nieorganicznego. Fosfodihydroksyaceton także wchodzi w opisaną reakcję, po odwracalnym przekształceniu do aldehydu 3-fosfoglicerynowego przez izomerazę triozofosforanową [EC 5.3.1.1]. Kwas 1,3-bisfosfoglicerynowy traci jedną z grup fosforanowych, przekazując ją na ADP. Reakcję przeniesienia fosforanu na ADP przeprowadza kinaza fosfoglicerynianowa [EC 2.7.2.3], co prowadzi do powstania cząsteczki ATP (fosforylacja substratowa) oraz 3-fosfoglicerynianu. Związek ten może być łatwo przekształcony do 2-fosfoglicerynianu w odwracalnej reakcji katalizowanej przez mutazę fosfoglicerynianu [EC 5.4.2.1]. 2-fosfoglicerynian w kolejnej odwracalnej reakcji zostaje przekształcony wfosfoenolopirogronian (PEP) przez enolazę [EC 4.2.1.11], która odłącza cząsteczkę wody. Energia zawarta w fosfoenolopirogronianie zostaje wykorzystana do syntezy kolejnej cząsteczki ATP w ostatniej reakcji nieodwracalnej glikolizy katalizowanej przez enzym, kinazę pirogronianową [EC 2.7.1.40], której efektem działania jest powstanie ostatecznego produktu glikolizy:pirogronianu^[8][5][6][9].

W efekcie zachodzenia szlaku glikolitycznego jedna cząsteczka glukozy przekształcana jest do dwóch cząsteczek pirogronianu, zużywane są dwie cząsteczki ATP, a powstają 2 cząsteczki NADH oraz 4 cząsteczki ATP. Powstające w procesie glikolizy ATP jest efektem przenoszenia reszty fosforanowej z substratu na ADP przez odpowiednie enzymy i nosi nazwę fosforylacji substratowej.

Oksydacyjny szlak pentozofosforanowy i jego powiązania z glikolizą [edytuj]

Glukoza może zostać utleniona także inną drogą niż opisana wyżej glikoliza. W cytozolu komórki glukoza może zostać przekszatłcona w rybulozo-5-fosforan w oksydacyjnym szlaku pentozofosforanowym. Metabolity tego szlaku są wspólne z metabolitami glikolizy, dzięki czemu zwiększa się ilość glukozy utlenianej w ogólnym metabolizmie oddechowym.

Podobnie jak w glikolizie, pierwsza reakcja polega na ufosforylowaniu glukozy w pozycji 6. Powstały glukozo-6-fosforan przekształcany jest do 6-fosfoglukonolaktonu przez dehydrogenazę glukozo-6-fosforanu [EC 1.1.1.49]. W reakcji tej redukcji ulega cząsteczka NADP⁺ i powstaje NADPH. 6-fosfoglukonolakton przekształcany jest do 6-fosfoglukonianu poprzez przyłączenie cząsteczki H₂O przez laktonazę 6-fosfoglukonianu [EC 3.1.1.31]. Powstały 6-fosfoglukonian zostaje przekształcony do związku pięciowęglowego poprzez dekarboksylację przy jednoczesnej redukcji kolejnej cząsteczki NADP⁺ do NADPH. Reakcję przeprowadza dehydrogenaza 6-fosfoglukonianu [EC 1.1.1.43], a powstaje w niej rybulozo-5-fosforan. Opisany szereg reakcji określany jest jako faza oksydacyjna szlaku pentozofosforanowego^[10].

W kolejnych reakcjach rybulozo-5-fosforan może zostać przekształcony do związków włączanych w glikolizę. Z rybulozo-5-fosforanu powstaje rybozo-5-fosforan, w reakcji katalizowanej przez izomerazę rybozo-5-fosforanu [EC 5.3.1.6], lub ksylulozo-5-fosforan w reakcji katalizowanej przez epimerazę rybulozo-5-fosforanu [EC 5.1.3.1]. Poprzez przenoszenie fragmentów łańcucha węglowego pomiędzy rybozo-5-fosforanem a ksylulozo-5-fosforanem powstaje sedoheptulozo-7-fosforan oraz aldehyd 3-fosfoglicerynowy. Reakcje przeprowadza transketolaza [EC 2.2.1.1], enzym przenoszący dwuwęglowy fragment z ketozy na aldozę. Aldehyd 3-fosfoglicerynowy oraz sedoheptulozo-7-fosforan biorą udział w kolejnej reakcji przeprowadzanej przez transaldolazę [EC 2.2.1.2], w wyniku której powstają fruktozo-6-fosforan i erytrozo-4-fosforan. Oba wytworzone związki mogą zostać przekształcone przez transketolazę do aldehydu 3-fosfoglicerynowego i ksylulozo-5-fosforanu^[11][12][10].

Dwa spośród metabolitów opisanych przekształceń są jednocześnie związkami biorącymi udział w glikolizie i mogą być w nią włączane. Są to aldehyd 3-fosfoglicerynowy oraz fruktozo-6-fosforan^[10].

Dekarboksylacja pirogronianu [edytuj]

Powstały w glikolizie pirogronian w komórkach eukariotycznych jest transportowany do matriks mitochondrialnejprzez przenośnik znajdujący się w błonie mitochondrialnej. W matriks mitochondrialnej pirogronian jest oksydacyjnie dekarboksylowany przez kompleks enzymatyczny dehydrogenazy pirogronianowej. W jego skład wchodzi wiele kopii pięciu różnych enzymów. Są to dehydrogenaza pirogronianowa (PDH) [EC 1.2.4.1], acetylotransferaza dihydrolipoamidowa [EC 2.3.1.12] i dehydrogenaza dihydrolipoamidowa [EC 1.8.1.4] przekształcające pirogronian do acetylo-CoA oraz kinaza dehydrogenazy pirogronianowej i fosfataza P-PDH, które poprzez odwracalną fosforylację dehydrogenazy pirogronianowej regulują aktywność całego kompleksu^[13]. Cała reakcja przebiega wg równania:

pirogronian + CoA + NAD⁺ → Acetylo-CoA + NADH + CO₂ + H⁺

Jednocześnie z dekarboksylacją, która prowadzi do powstania cząsteczki CO₂, redukcji ulega jedna cząsteczka NAD⁺, a dwuwęglowy fragment łańcucha pirogronianu przenoszony jest nakoenzym A^[14].

Dostarczanie substratów do cyklu Krebsa w mitochondriach roślin [edytuj]

Transport pirogronianu przez przenośnik pirogronianowy jest głównym sposobem jego dostarczenia do mitochondriów. W komórkach roślinnych istnieje także drugi sposób dostarczenia do matriks mitochondrialnej kluczowego dla dalszych etapów oddychania zawiązku. Pirogronian może być wytwarzany w matriks przez dehydrogenazę jabłczanową dekarboksylującą, nazywaną także enzymem jabłczanowym. Enzym ten przeprowadza reakcję dekarboksylacji jabłczanu, co wiąże się ze zredukowanie cząsteczki NAD⁺. Jabłczan do mitochondriów dostarczany jest przez przenośnik kwasów dikarboksylowych z cytozolu, gdzie powstaje z fosfoenolopirogronianu będącego metabolitem glikolizy. Fosfoenolopirogronian przekształcany jest karboksylazę fosfoenolopirogronianu do szczawiooctanu poprzez przyłączenie cząsteczki CO₂. Powstały szczawiooctan redukowany jest do jabłczanu przez dehydrogenazę jabłczanową i zużywającą do redukcji NADH obecny w cytozolu. Przenoszenie jabłczanu przez wewnętrzną błonę mitochondrialną dostarcza pirogronianu dla kompleksu dekarboksylazy pirogronianu lub też jabłczan jest bezpośrednio włączany w cykl Krebsa. Istotne jest przeniesienie w postaci jabłczanu także siły redukcyjnej (NADH) odtwarzanej przez enzym jabłczanowy w matriks. Enzym jabłczanowy może również dekarboksylować jabłczan wytwarzany w cyklu Krebsa tworząc alternatywny cykl metaboliczny^[15].

Cykl Krebsa [edytuj]

Powstały na skutek dekarboksylacji pirogronianu acetylo-CoA jest substratem dla kolejnego etapu oddychania: cyklu Krebsa - szeregu reakcji biochemicznych zachodzących w macierzy mitochondrialnej. W reakcjach tych ze związków organicznych wytwarzany jest CO₂ oraz związki wysokoenergetyczne w postaci NADH, FADH₂ oraz GTP lub ATP.

Regulacja procesów oddychania komórkowego [edytuj]

Procesy wytwarzania energii w oddychaniu komórkowym zachodzą u większości organizmów nieprzerwanie przez całe życie. Jednak zapotrzebowanie na energię zmienia się zależnie od warunków środowiska i etapu rozwoju organizmu. Dlatego konieczna jest precyzyjna regulacja poszczególnych etapów oddychania komórkowego.

Szybkość przemian zachodzących podczas glikolizy regulowana jest przez kilka enzymów. Miejscem kontroli są w różnym stopniu wszystkie enzymy przeprowadzające reakcje nieodwracalne. Są to więc heksokinaza, fosfofruktokinaza i kinaza pirogronianowa. Najważniejszym enzymem podlegającym regulacji jest fosfofruktokinaza. Hamuje ją wysoki poziom ATPoraz jonów H⁺ pojawiających się podczas fermentacji mlekowej. Pozytywnym regulatorem fosfofruktokinazy nie jest ADP, lecz AMP. Związane jest to z wytwarzaniem AMP podczas niedoborów ATP w komórce w odwracalnej reakcji przeprowadzanej przez kinazę adenylową:

ADP + ADP → ATP + AMP

Enzymem o nieco mniejszym znaczeniu dla regulacji całej glikolizy jest heksokinaza hamowana przez glukozo-6-fosforan. Regulacyjne znaczenia tego enzymu jest mniejsze ze względu na udział produktu reakcji w więcej niż jednym szlaku metabolicznym^[46].

Ostatni enzym biorący udział w glikolizie - kinaza pirogronianowa - hamowany jest przez ATP, a aktywowany przez fruktozo-1,6-bisfosforan^[46].

Kluczowy enzymem regulujący zachodzenia reakcji w mitochondriach to dehydrogenaza pirogronianowa. Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej zawiera dwa enzymy niebiorące udziału w przekształcaniu pirogronianu do acetylo-CoA, a jedynie regulujące aktywność całego kompleksu. Kinaza dehydrogenazy pirogronianowej poprzez przyłączenie fosforanu hamuje aktywność kompleksu. Do fosforylacji dochodzi, gdy w mitochondriach znajduje się duża ilość ATP, a więc zapotrzebowanie na energie jest pokryte w wystarczającym stopniu. Gdy ilość ATP w mitochondriach ulega zmniejszeniu, kompleks dehydrogenazy ulega aktywacji poprzez odłączenie fosforanu przez fosfatazę P-PDH, która jest trwale powiązana z kompleksem. Dzięki kinazie i fosfatazie kluczowy dla reakcji mitochondrialnych enzym może być "włączany" i "wyłączany" zależnie od zapotrzebowania komórki na energię. Fosforylacja kompleksu zależy także od stosunku NADH/NAD⁺ oraz acetylo-CoA/CoA. Aktywność kompleksu regulują więc także produkty reakcji przez niego katalizowanej. Zależność taka jest ważna, ponieważ cykl Krebsa nie służy jedynie do produkcji energii użytecznej metabolicznie, ale także do wytwarzania metabolitów użytecznych w wielu procesach syntezy zachodzących w komórce (np. syntezie aminokwasów). Także sam przebieg cyklu Krebsa jest regulowany. Dehydrogenaza izocytrynianowa podlega stymulacji allosterycznej przez ADP. Zwiększenie aktywności enzymu powodują także NAD⁺ oraz jony Mg²⁺. ATP zaś pełni funkcję inhibitora enzymu. Kontrola obejmuje także dehydrogenazę α-ketoglutaranu. Jej aktywność ulega obniżeniu, gdy wzrasta stężenie produktów katalizowanej reakcji NADH i bursztynylo-CoA oraz podnosi się poziom ATP^[47].

W komórkach bakterii, gdzie reakcje cyklu Krebsa nie są oddzielone od cytozolu, punkt kontrolny stanowi syntaza cytrynianowa. Enzym jest allosterycznie hamowany przez ATP^[47].

Oksydacyjny szlak pentozofosforanowy regulowany jest na poziomie reakcji przeprowadzanych przez dehydrogenazę glukozo-6-fosforanu i dehydrogenazę 6-fosfoglukonianu, a podstawowym związkiem wpływającym na aktywność wymienionych enzymów jest NADPH^[48].

Utlenienie kwasów tłuszczowych [edytuj]

Węglowodany nie są jedynym substratem w szeregu reakcji określanych jako oddychanie komórkowe. Dużo bardziej zasobne w energię lipidy mogą być także włączane w opisane wyżejszlaki metaboliczne. Miejscem łączącym utlenianie kwasów tłuszczowych z ogólnymi szlakami oddychania komórkowego jest cykl Krebsa, do którego kwasy tłuszczowe włączane są jako acetylo-CoA. Aby mogło do tego dość, lipidy przechodzą szereg reakcji określanych jako β-oksydacja, której ostatecznym efektem jest wytworzenie acetylo-CoA.

Proces utleniania lipidów pełniących funkcję materiałów zapasowych - triacylogliceroli - rozpoczyna się od ich hydrolizy. Reakcja ta przeprowadzana jest przez lipazy. W efekcie procesu hydrolizy triacylogliceroli - lipolizy - powstają kwasy tłuszczowe oraz glicerol. Alkohol ten ulega fosforylacji przeprowadzanej przez kinazę glicerolową ze zużyciem cząsteczki ATP. Powstały 3-fosfoglicerol przekształcany jest przez dehydrogenazę glicerolofosforanową do fosfodihydroksyacetonu. Podczas dehydrohenacji redukcji ulega jedna cząsteczka NAD⁺. Powstały fosfodihydroksyaceton jest jednym z metabolitów glikolizy, w którą jest włączany^[51].

Wolne kwasy tłuszczowe przyłączane są do koenzymu A przez syntetazę acylo-CoA nazywaną także tiokinazą kwasów tłuszczowych lub ligazą kwas tłuszczowy:CoA (AMP) [EC 6.2.1.3]. W reakcji tej powstaje acylo-CoA, natomiast jedna cząsteczka ATP rozkładana jest do AMP i pirofosforanu (PP_i). Reakcja ta jest odwracalna, jednak szybki rozkład powstałego PP_i do dwóch cząsteczek fosforanu (P_i) przeprowadzany przez pirofosfatazę czyni ją praktycznie nieodwracalną. Przyłączenie kwasów tłuszczowych do CoA zachodzi na zewnętrznej błonie mitochondrialnej. Dalsze etapy utleniania w matriks mitochondrialnej. Przeniesienie acylo-CoA odbywa się poprzez translokazę acylokarnitynową obecną w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Proces ten polega na przyłączeniu do karnityny grupy acylowej. Reakcja ta katalizowana jest przez acylotransferazę karnitynową I związaną z zewnętrzną błoną mitochondrialną. Acylokarnityna przemieszcza się do matriks mitochondrialnej, gdzie odtwarzany jest acylo-CoA poprzez przeniesienie grupy acylowej z karnityny na CoA przez acylotransferazę karnitynową II. Krótsze łańcuchy kwasów tłuszczowych do dziesięciu atomów węgla przemieszczane są przez błonę mitochondrialną bez udziału przenośników^[51].

β-oksydacja [edytuj]

Acylo-CoA utleniany jest w kilku cyklicznych reakcjach. Pierwszą z nich przeprowadza dehydrogenaza acylo-CoA [EC 1.3.99.3.], wytwarzając trans-Δ²-enoilo-CoA. Podczas tej reakcji redukowany jest także FADstanowiący grupę prostetyczną dehydrogenazy acylo-CoA. Enzym ten, podobnie jak kompleks II łańcucha oddechowego, zlokalizowany jest na wewnętrznej stronie wewnętrznej błony mitochondrialnej, a elektrony ze zredukowanego FADH₂ przekazywane są bezpośrednio na ubichinon. Trans-Δ²-enoilo-CoA ulega uwodnieniu w miejscu wiązania podwójnego pomiędzy węglem C-2 a C-3. Reakcję przeprowadza hydrataza enoilo-CoA [EC 4.2.1.17.], określana także jako krotonaza lub hydroliaza 3-hydroksyacylo-CoA. W reakcji uwodnienia powstaje L-3-hydroksyacylo-CoA utleniany następnie przez dehydrogenazę L-3-hydroksyacylo-CoA do 3-ketoacylo-CoA. Podczas dehydrohenacji redukowana jest jedna cząsteczka NAD⁺ do NADH. 3-ketoacylo-CoA rozszczepiany jest przez β-ketoliazę (tiolaza) [EC 2.3.1.16] z udziałem nowej cząsteczki CoA. W efekcie dwuwęglowa grupa przenoszona jest na CoA, co prowadzi do powstania acetylo-CoA, włączanego do cyklu Krebsa, a łańcuch kwasu tłuszczowego związany z CoA zostaje skrócony o dwa atomy węgla. Krótszy o odłączoną grupę acetylowąacylo-CoA wchodzi w kolejny cykl reakcji opisanych wyżej aż do podzielenia na fragmenty dwuwęglowe całego łańcucha kwasu tłuszczowego^[51].

β-oksydacja kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie atomów węgla [edytuj]

W przypadku kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie atomów węgla ostatecznie nie powstają jedynie cząsteczki acetylo-CoA, lecz odstani fragment (propionylo-CoA) posiada trzy atomy węgla. Może on być włączony do cyklu Krebsa dopiero po przekształceniu do bursztynylo-CoA - intermediatu uczestniczącego w cyklu. Propionylo-CoA ulega karboksylacji przeprowadzanej przez karboksylazę propionylo-CoA [EC 6.4.1.3]. W wyniku tej reakcji zużyty zostaje jon wodorowęglanowy HCO₃^-, a jednocześnie cząsteczka ATP hydrolizowana jest do ADP. Powstaje D-metylomalonylo-CoA ulegający racemizacji do L-metylomalonylo-CoA, który przekształcany jest do bursztynylo-CoA przez mutazę metylomalonylo-CoA [EC 5.4.99.2]^[51].

β-oksydacja kwasów tłuszczowych nienasyconych [edytuj]

Nieco bardziej skomplikowana jest β-oksydacja kwasów tłuszczowych nienasyconych. Obecność wiązania podwójnego między atomami węgla C3 i C4 zatrzymuje opisane wyżej reakcje β-oksydacji. Kontynuację procesu umożliwia przesunięcie wiązania podwójnego w łańcuchu kwasu tłuszczowego przez enzym określany nazwą izomeraza [EC 5.3.3.8], który zmienia podwójne wiązanie cis-Δ³ w trans-Δ². W przypadku kwasów tłuszczowych wielonienasyconych konieczne jest zredukowanie 2,4-dienoilowego związku pośredniego przez reduktazę 2,4-dienoilo-CoA [EC 1.3.1.34] z wykorzystaniem NADPH⁺ jako reduktora, co prowadzi do likwidacji wiązania podwójnego w nieodpowiedniej pozycji^[51].

W porównaniu z utlenieniem 1 mola glukozy rozkład 1 mola kwasu tłuszczowego daje kilkakrotnie więcej energii. W pewnych sytuacjach (np. w stanie długotrwałego głodzenia) niektóre komórki organizmu człowieka mogą rozkładać aminokwasy i wykorzystywać je jako źródło energii użytecznej biologicznie^[51].

---