6-боб липидлaр aлмaшинуви

Ёғ кислоталари фаолланади ва митохондрияга ўтказилади
1948 йилда Юджин Кеннеди ва Альберт Ленинджер ёғ кислоталари оксидланишида қатнашувчи ферментлар ҳайвон ҳужайралари митохондриясининг матриксида жойлашишини кўрсатиб бердилар. 12 ва ундан кам углерод атомлари занжирига эга бўлган ёғ кислоталари митохондрияга мембрана ўтказувчиларисиз кирадилар. 14 ва ундан ортиқ углерод атомига эга бўлган ёғ кислоталари, бу асосан овқат ёки ёғ тўқимасидаги ЭЁК, митохондриал мембрана орқали ўта олмайдилар. Улар аввал карнитин ёрдамидаги учта ферментатив ўтказилиш жараёнини ўтишлари керак. Биринчи реакция махсус изоферментлар (улар қисқа, ўрта ва узун углерод занжирли ёғ кислоталар учун специфик) билан катализланади, улар митохондриянинг ташқи мембранасида жойлашган. Улар ацил-КоА-синтетазалардир, ва асосан қуйидаги реакцияни катализлайди:
Ёғ кислота + КоА + АТФ → ацил-КоА + АМФ + PP
Шундай қилиб, ацил-КоА-синтетазалар ёғ кислотаси карбоксил гуруҳи ҳамда кофермент А тиол гуруҳи ўртасида тиоэфир боғи ҳосил бўлишини катализлайди, натижада ёғ кислоталарнинг ацил-КоА-ҳосилалари ҳосил бўлади, АТФнинг АМФ ва РР гача парчаланиши билан кечади. Реакция икки босқичда бориб, ўз ичига оралиқ модда сифатида ёғ кислота ациладенилатини олади. Ацетил-КоА га ўхшаб, ёғ кислоталарининг ацил-КоА ҳосилалари – юқори энергетик моддалардир; уларнинг ЭЁК ва КоА гача гидролизланиши стандарт эркин энергиянинг (ΔG° ≫ -31 кДж/моль) катта манфий ўзгариши билан боради. Ацил-КоА ҳосилаларининг ҳосил бўлиши АТФдаги иккита юқори энергияга бой боғларнинг гидролизланиши билан боради; активланиш реакциясида ҳосил бўлувчи пирофосфат ноорганик пирофосфатаза таъсирида тезда парчаланади, у активланиш реакциясини ёғ кислота ацил-КоА ҳосиласи ҳосил бўлиш томонига йўналтиради.
Умумий реакция:
Ёғ кислота+КоА+АТФ → ацил-СоА+АМР+2Р; (ΔG°=-34 кДж/моль)
Митохондрия ташқи мембранаси цитозоль юзасида ҳосил бўлувчи ёғ кислоталарнинг ацил-КоА-эфирлари, митохондрияга ўтказилиши ва АТФ ҳосил қилиш учун ёки цитозолда мембрана липидлари синтезига фойдаланилади. Митохондрияларда оксидланадиган ёғ кислоталари вақтинча карнитин гидроксил гуруҳига бирикиб, ацилкарнитинни ҳосил қилади, бу мембрана орқали ўтказишнинг 2-босқичидир. Бу қайта этерификацияланиш карнитинацилтрансфераза I (Мм 88000) билан ташқи мембранада катализланади. Ҳозирги вақтда ацил-КоА ташқи мембрана орқали ўтиб, мембранааро бўшлиқда карнитин эфирига айланади ёки карнитинли эфир цитозолда ташқи мембрана ташқарисида ҳосил бўлиши ва шундан сўнг мембранааро бўшлиққа тушиши ҳақида аниқ маълумотлар йўқ. Барча бу ҳолатларда ташқи мембранадан мембранааро бўшлиққа ўтказиш катта тешиклар орқали содир бўлади (порин оқсили билан ҳосил бўлган). Бундан кейин ёғ кислотанинг ацилкарнитинли эфири матриксга енгиллашган диффузия механизми билан ацилкарнитин - карнитин ташувчиси ёрдамида митохондрия ички мембранасидан ўтказилади.
Учинчи (охирги) карнитинли ўтказиш босқичи карнитинацилтрансфераза II (яъни ферментатив) йўл билан ёғ кислота ацил гуруҳи карнитиндан митохондрия ичидаги кофермент А га ўтказилади. Митохондрия ички мембранасининг ички юзасида жойлашган бу изофермент ёғ кислоталари ацил-КоА ҳосилаларини регенерациялайди ва эркин карнитин билан биргаликда матриксга ажратади. Карнитин яна қайтадан ацилкарнитин-карнитин ўтказувчиси орқали мембранааро бўшлиққа чиқарилади (4-расм).

4-расм. Ёғ кислоталарининг митохондрия матриксига ўтиш механизми

Ёғ кислоталарни митохондрияга ўтказишнинг 3 босқичли жараёни КоА билан мураккаб эфир ҳосил қилиш, карнитин билан трансэтерификациялашни ўз ичига олади, шундан сўнг КоАнинг янги мураккаб эфири ҳосил бўлади, у икки бир-биридан изоляцияланган кофермент А ва ёғ кислотасининг ацил-КоА ҳосиласи жамланмасини боғлайди, улардан бири цитозолда, иккинчиси эса митохондрияда жойлашган. Бу жамланмалар турли вазифаларни бажарадилар. Кофермент А митохондрия матриксида пируватнинг оксидланиши, ёғ кислоталар ва баъзи аминокислоталар парчаланишида фаол ишлатилади, цитозолдаги кофермент А эса ёғ кислоталар биосинтезида иштирок этади. Цитозол жамланмасидаги ёғ кислотанинг ацил-КоА ҳосиласи мембрана липидлари синтези ёки оксидланиш ва АТФ ҳосил қилиш учун митохондрия матриксига ўтказишда қатнашиши мумкин. Карнитин эфирининг ҳосил бўлиши ёғ кислота ацил фрагментини оксидланишга йўналтиради.

Карнитин ёрдамида митохондрияга ёғ кислотанинг киритилиши митохондрияда ёғ кислоталари оксидланиши умумий тезлигини лимитлайди ва бошқариш нуқтаси бўлиб ҳисобланади. Ёғ кислота ацил-КоА ҳосиласи митохондрия ичида бўлганидан кейин у матриксдаги қатор ферментлар таъсирига учрайди.