Β-окисление

Карнитиновата совалка пренася мастните киселини, през вътрешната митохондриална мембрана

Бета-окислението е процес, при който мастните киселини под формата на ацил-Коа, се нарязват в митохондиите и/или в пероксизомите до молекули ацетил-КоА, който се включва по-натам в цикъла на Кребс.

Бета-окислението на мастните киселини включва три етапа:

1. Активиране на мастните киселини в цитозола
2. Транспортирането им в митохондиите (карнитинова совалка)
3. Същинско бета-окисление в митохондриалния матрикс

Мастните киселини се катаболизират в повечето тъкани от човешкото тяло. Все пак мозъка ги усвоява много трудно, а еритроцитите и медулата на надбъбречната жлеза не са способни да ги окислят.

Активиране на мастните киселини

Мастните киселини могат да преминат през клетъчната мембрана, поради своята хидрохобност. Попаднали в цитозола, те се активират под действието на ензима ацил-КоА синтетаза. Първо мастната киселина се свързва с АТФ, като се отделя фосфат и се получава ациладенилат, който реагира с коензим А и се получава ацил-КоА и се отделя АМФ. Активирания ацил-КоА се свързва с канитин и се получава ацилкарнитин, който се прехвърля през вътрешната митохондиална мембрана с помоща на натриев глутамат.

Същинско окисление

Попаднал в митохондиите ацил-КоА се скъсява с два въглеродни атома (под формата на ацетил-КоА), при всеки цикъл на бета-окислението, извършващо се в четири стъпки:

Описание	Схема	Ензим	Продукт
Дехидрогениране през ФАД: Първата стъпка е окислението на мастната киселина от ензима ацил-КоА-дехидрогеназа. Той катализира образуването на двойна връзка между C-2 и C-3.		ацил-КоА дехидрогеназа	транс-Δ2-еноил-КoA
Хидратиране: При следващата стъпка, към двойната връзка между C-2 и C-3 се включва молекула вода. Реакцията е стероспецифична и встъпват само L изомерите.		еноил-КоА хидратаза	L-β-хидроксиацил-CoA
Окисление от НАД+: Третата стъпка е окислението на L-β-хидроксиацил-КоА от НАД+. При това хидроксилната група се превръща в кето-група.		L-β-хидроксиацил-КoA дехидрогеназа	β-кетоацил-КoA
Тиолиза: Последната стъпка е откъсването на β-кетоацил-КoA от тиоловата група, чрез включване на друга молекула коензим А между C-2 и C-3.		β-кетотиолаза	Ацетил-Коа и ацил-КоА по-къс от изходния с два въглеродни атома

Процеса продължава докато цялата молекула се нареже до ацетил-КоА. При последния цикъл се получават две молекули ацетил-КоА. Равносметката от всеки цикъл е по-къса с два атома въглеродна верига и по една молекула ФАД₂, НАДН и ацетил-КоА.

β-окисление на ненаситени мастни киселини

β-Oxidation of unsaturated fatty acids poses a problem since the location of a cis bond can prevent the formation of a trans-Δ² bond. These situations are handled by an additional two enzymes.

β-окислението протича по описания начин, докато двойната връзка не застане на 3то или 4то място и субстрата не е подходящ за действието на ацил-КоА дехидрогеназата или еноил-КоА хидратазата:

• Ако Ацил-КоА съдържа cis-Δ³ двойна връзка (на трето място), тогава cis-Δ³-еноил-КоА изомераза конвертива връзката като транс-Δ² и се получава нормалния за хидратазата субстрат.

• Ако ацил-КоА има cis-Δ⁴ двойна връзка, при дехидрогенирането се получава 2,4-диеноил, който не е субстрат за еноил-КоА хидратазата. Тук се включва ензима 2,4 диеноил-КоА редуктаза който редуцира субстрата с помощта на НАДФH, в транс-Δ³-еноил-КоА. След това се конвертира до подходящ субстрат от 3,2-еноил-КоА изомереза.

На β-окисление могат да се подлагат само природните цис-киселини. Транс-киселините не са подходящи субстрати за ензимите и не могат да бъдат усвоени, а се натрупват в мастните депа.

Енергиен добив

Нетната печалба от всеки цикъл на окислението е 14 молекули АТФ:

Източник	ATФ	Общо
1 ФАДH2	x 1.5 ATФ	= 1.5 ATФ
1 НАДХ	x 2.5 ATФ	= 2.5 ATФ
1 ацетил-КоА	x 10 ATP	= 10 ATФ
TOTAL		= 14 ATP