Odbourávání mastných kyselin cestou beta-oxidace

Beta-oxidace (3-oxidace) je energeticky nejvýhodnější cesta odbourávání mastných kyselin v organismu.

Je to cyklický pochod, který postupně zkracuje řetězec mastné kyseliny vždy o 2 atomy uhlíku.

Odbourávání se děje po tzv. Lynenově spirále a proces se opakuje tak dlouho, dokud celá mastná kyselina není rozdělena na acetylové zbytky vázané na CoA.

Beta-oxidace mastných kyselin je lokalizována v matrix mitochondrií, podobně jako citrátový cyklus.

Sumární rovnice beta-oxidace je:

Schéma beta-oxidace:

Vznikající acetyl-CoA může vstoupit do citrátového cyklu nebo do dalších biosyntetických dějů.

Mechanismus beta-oxidace:

Aktivace mastné kyseliny

Pro zvýšení reaktivity je mastné kyseliny třeba převést na makroergické thioestery, tuto aktivaci katalyzuje acyl-CoA-syntetáza s účastí CoA a ATP. K zahájení beta-oxidace je tedy třeba 1 molekula ATP, která přechází až na AMP (čerpáno dvojnásobné množství energie).

Mastné kyseliny s dlouhým uhlíkovým řetězcem však neprojdou mitochondriální membránou, proto jejich aktivace probíhá v cytozolu a vzniklý acyl-CoA je převeden do matrix po vazbě na přenašeč - karnitin. V matrix se acyl-CoA přesune na mitochondriální CoA a vstupuje do Lynenovy spirály. Uvolněný přenašeč - karnitin - se vrací zpět do cytosolu.

Vlastní beta-oxidace

Další sled reakcí je stejný jako v citrátovém cyklu s tím rozdílem, že v citrátovém cyklu jsou metabolizovány dikarboxylové kyseliny, zatímco při beta-oxidaci monokarboxylové kyseliny. Jde o dvě za sebou jdoucí dehydrogenace s vloženou hydratací.

Thiolýza

Vzniklý beta-oxoacyl-CoA je jako thioester velmi labilní a může se thiolyticky štěpit.

Tato reakce je při beta-oxidaci klíčová a katalyzuje ji acyltransferáza - beta-oxothioláza.

Energetická bilance beta-oxidace

Beta-oxidace mastných kyselin je proces, umožňující buňce získat mnoho molekul ATP s uloženou energií. Molekuly acetyl-CoA mohou postupně vstupovat do citrátového cyklu, odebrané aktivované vodíky do dýchacího řetězce.

Při jednom proběhnutí beta-oxidace se získá 1 molekula FADH₂, 1 molekula NADH, po jejich reoxidaci v dýchacím řetězci lze získat 5 molekul ATP. Při aerobním odbourávání acetyl-CoA se vytvoří 12 molekul ATP. Zahájení beta-oxidace vyžaduje 1 molekulu ATP.

Celkový energetický výtěžek aerobního odbourávání 1 mastné kyseliny o počtu uhlíkových atomů n je dán vztahem

energie v jednotkách ATP = 5 (n / 2 - 1) + 12 (n/2) - 2

Literatura

Z.Vodrážka: Biochemie. Academia, Praha 1992.

Karlson, Gerok, Gross: Pathobiochemie. Academia, Praha 1987.

Další informace:

Karolína Pešková