Biochemia – wykład 24.04.2015

β-oksydacja kwasów tłuszczowych

Rozkład acylo-CoA w ciągu 4 reakcji (jeden obrót/cykl = cztery reakcje):

• Utlenienie przez FAD (dinukleotyd flawinoadeninowy)

• Uwodornienie

• Utlenienie sprzężonego z redukcją NAD⁺

• Tioliza przez CoA

W efekcie łańcuch węglowodorowy grupy acylowej krótszy o 2 atomy węgla.
Ponadto powstają:

• FADH₂ 2 ATP

• NADH⁺ 3 ATP

• acetylo-CoA 12 ATP w cyklu Krebsa i łańcuchu oddechowym

Bilans elektronowy

Ponieważ odołączane są fragmenty dwuwęglowe, dla obliczenia ilości cykli/obrotów liczbę węgli konkretnego kwasu tłuszczowego dzielimy przez dwa i pomniejszamy o 1.

Np. Kwas palmitynowy

16 węgli, cięcia co dwa.

Zatem 7 cięć i 8 fragmentów dwuwęglowych, stąd:
C16/2 = 8 – 1 = 7 cykli

Bilans zatem wygląda następująco:
Aktywacja palmitynianu do palmityno-S-CoA -2 ATP
β-oksydacja (7 cykli po 5 ATP) +35 ATP
Spalanie acetylo-CoA w cyklu Krebsa (8 fragmentów po 12 ATP) +96 ATP
Sumując – utlenienie jednego mola palmitynianu do CO₂ i H₂O dostarcza 129 cząsteczek ATP

Istnieje również zjawisko α-oksydacji kwasów tłuszczowych, zachodzi w mózgu – usuwa po 1 atomie węgla, nie przyczynia się jednak do powstawania wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych, nie wymaga też istnienia pośrednich metabolitów w postaci pochodnych CoA.

Ciała ketonowe

Acetylo-CoA powstający podczas utleniania kwasów tłuszczowych włączany jest w cyklu Krebsa tylko w warunkach zrównoważonej degradacji tłuszczów i węglowodorów.
Nadmiar acetylo-CoA prowadzi do syntezy ciał ketonowych, powstających przede wszystkim w wątrobie.

Ciał ketonowych nie należy łączyć jedynie z sytuacjami patologicznymi – cukrzyca.
Powstają w niewielkich ilościach w czasie fizjologicznego głodu (na czczo) – objawem świadczącym o ich powstawaniu jest acetonowy oddech.

Głównym miejscem syntezy acetooctanu i 3-hydroksymaślanu są mitochondria komórek wątroby.
Dyfundują one z mitochondriów do krwi i są transportowane do tkanek docelowych – są normalnym paliwem komórkowym wykorzystywanym w oddychaniu.

Mięsień sercowy i kora nerek preferują acetooctan od glukozy.
Mózg przystosowuje się do wykorzystania go podczas cukrzycy lub głodu.
Podczas dłuższej głodówki 75% zapotrzebowania energetycznego mózg pokrywa ciałami ketonowymi.

Metabolizm ciał ketonowych

By wejść do cyklu Krebsa acetylo-CoA łączy się ze szczawiooctanem. Podaż szczawiooctanu zależy od podaży węglowodanów.
Brak węglowodanów -> głód/cukrzyca -> niedobór szczawiooctanu -> acetylo-CoA nie wchodzi do cyklu Krebsa.

Przy braku węglowodanów acetylo-CoA jest wykorzystywany do syntezy ciał ketonowych w celu pokrycia zapotrzebowania energetycznego – na przykład podczas zaburzeń przemiany węglowodanów lub fizjologicznego głodu.

Schemat przemian tłuszczów

• Tłuszcz

• Glicerol + kwasy tłuszczowe

• Krew

• Wątroba

• 1. Β-oksydacja kwasów tłuszczowych

• Acetylo-CoA

• 2. Jeśli nadmiar – biosynteza ciał ketonowych

• 3. Glukoneogeneza (glicerol -> glukoza)

• 4. Ciała ketonowe -> acetylo-CoA

• 5. Cykl Krebsa

• 6. Fosforylacja oksydacyjna (NADH⁺, FADH₂) – utlenianie zredukowanych form nukleotydów powstałych w cyklu Krebsa