6-боб липидлaр aлмaшинуви

Ёғ кислотaлaрининг оксидлaниши
Ёғ кислотaлaрининг β−оксидлaниши тўғрисидaги нaзaрия 1904-йилдa Ф.Кнооп томонидaн ярaтилди. Ёғ кислотaлaри митоxондриядa оксидлaнaди. Бу жaрaён ёғ кислотaси молeкулaсидaги β углeрод aтоми олдидaги боғнинг узилиши вa ундaн икки углeродли фрaгмeнтнинг aцeтил-КоA ҳолидa aжрaлиб чиқиши билaн нaмоён бўлгaни учун β−оксидлaниш номини олгaн.
Ёғ кислоталарининг митохондрияда оксидланиши уч босқичда содир бўлади. Биринчи босқичда (β-оксидланиш) ёғ кислоталари карбоксил охиридан бошлаб кетма-кет икки углеродли фрагментларининг оксидланиб, ажралиши содир бўлади. Масалан, 16 углерод атомидан ташкил топган пальмитин кислотаси (pH=7 бўлганда палмитат-ион) 7 кетма-кет оксидланиш босқичини ўтайди, ҳар гал ацетил-CoA сифатида икки углерод атомини йўқотади. 7-реакциядан кейин пальмитатнинг охирги 2 углероди (пальмитатда улар С15 ва С16 оралиғида) ацетил-СоА ҳолатида қолади. Натижада 16 углеродли пальмитат занжири 8 икки углеродли ацетил-СоА гуруҳларига айланади. Ацетил-СоА ҳар бир молекуласини ҳосил қилиш учун дегидрогеназалар ёрдамида ёғ кислота ацилидан 4 атом водород (икки жуфт электрон ва 4 Н⁺) ажралиши зарур.
Ёғ кислоталар оксидланишининг 1-босқичи 4 фермент катализлайдиган реакциялардан иборат. 1-реакцияда ёғ кислота ацил-СоА ҳосиласи дегидрирланганда α- ва β-углерод атомлари (С-2 ва С-3) орасида қўш боғ ва транс-∆2-еноил-СоА (символ ∆2 С-2 да қўш боғ жойлашишини кўрсатади) ҳосил бўлади (5-расм).

5-расм. Ёғ кислоталарининг β-оксидланиши босқичлари

Янги ҳосил бўлган қўш боғ трансконфигурацияга эга бўлади, табиий тўйинмаган ёғ кислоталарда қўш боғларда цис-конфигурация бўлади. 1-реакция уч изоферментнинг биттаси билан катализланади, улар ацил-СоА-дегидрогеназалар деб номланади, бу изоферментларнинг ҳар бири маълум углерод узунлигидаги ёғ кислоталар ацилига специфик: жуда узун занжирли ацил-СоА-дегидрогеназа (VLC AD, ингл. very-long-chain acyl-CoA- dehydrogenase) 12-18 углерод атомли ёғ кислоталарига, ўрта занжирли ацил-СоА-дегидрогеназа (MCAD, ингл. medium-chain acyl-CoA- dehydrogenase) – 4-14 углерод атомли ёғ кислоталари ва калта занжирли ацил-СоА-дегидрогеназа (SCAD, ингл. short-chain acyl-СоА- dehydrogenase) – 4-8 углерод атомли ёғ кислоталари таъсир этади. Бу уч изоферментлар флавопротеинлар бўлиб, простетик гуруҳ сифатида ФАД сақлайди. Ацил-СоА-ҳосиласидан электронлар ФАДга ўтказилади.

β-оксидланиш циклининг 2-реакциясида транс-∆2-еноил-СоА қўш боғига сув бирикади ва β-гидроксиацил-СоА (3-гидроксиацил-СоА) L-стереоизомери ҳосил бўлади. Бу реакция еноил-СоА-гидратаза ферменти ёрдамида бошқарилади, уч карбон кислоталар циклидаги фумараза реакциясига ўхшаш, бунда сув α-, β-углерод атомларидаги қўш боғларга бирикади.
3-реакцияда L-β-гидроксиацил-СоА специфик β-гидроксиацил-СоА-дегидрогеназа таъсирида дегидрирланади, ҳамда β-кетоацил-СоА ҳосил бўлади; электронларнинг акцептори вазифасини НАД⁺ бажаради. Бу фермент гидроксиацил-СоА L-стереоизомерига тўлиқ специфик. Реакцияда ҳосил бўлган НАДН электронларни нафас занжири электрон ташувчиси НАДН-дегидрогеназага беради, ва электронлар О₂ га ўтказилганда АДФ дан АТФ ҳосил бўлади. β-гидроксиацил-СоА-дегидрогеназа билан катализланадиган реакция уч карбон кислоталар циклидаги малатдегидрогеназа реакциясини эслатади.
Охирги тўртинчи β-оксидланиш цикли реакциясини ацил-СоА-ацетил-трансфераза катализлайди, кўпинча у тиолаза деб аталади ва у эркин кофермент А иштирокида β-кетоацил-СоА молекуласидан терминал икки углеродли карбоксил фрагментини бирламчи ёғ кислотасидан ацетил-СоА сифатида ажратади. Бошқа маҳсулот бўлиб, кофермент А ва иккита углерод атомига қисқарган ёғ кислотаси тиоэфири ҳисобланади. Бу реакция тиолиз деб аталади (гидролизга ўхшаш), чунки β-кетоацил-СоА тиол гуруҳи билан кофермент А реакциясида парчаланади.
Бу тўрт босқичли кетма-кетликнинг охирги уч “қадами” икки фермент тўпламининг бири билан ёғ кислота ацил занжири узунлигига боғлиқ равишда катализланади. 12 ва ундан ортиқ углерод атомларидан таркиб топган занжирлар митохондрия ички мембранаси билан боғланган мультифермент комплекси, 3 функционал оқсил (TFP, ингл. trifunctional protein) билан катализланади. TFP гетерооктамер бўлиб, α4β4-суббирликларидан ташкил топган. Ҳар бир суббирлик 2 вазифани бажаради: еноил-СоА-гидратаза ва β-гидроксиацил-СоА-дегидрогеназа; β суббирликлар тиолаза фаоллигига эга. Уч ферментнинг бундай ўзаро таъсири субстратни бир фаол марказдан иккинчисига фермент юзасида оралиқ бирикмаларни диффузиясини айланиб ўтиб, самарали ўтказилишини таъминлаб беради. TFP ёғ кислота ацил занжирини 12 углерод ва ундан кам атомигача қисқаргандан сўнг матриксда оксидланишнинг кейинги жараёнлари 4 эрийдиган фермент тўплами билан катализланади.
Ёғ кислоталаридаги метилен гуруҳлари (-СН₂-) ўртасидаги боғлар етарли даражада турғун. β-оксидланиш каскад реакциялари бу боғларни дестабиллаш ва узиш учун энг яхши механизм ҳисобланади. β-оксидланишнинг биринчи уч реакцияси С-С боғларни бўшаштиради, унда энди α-углерод (С-2) икки карбонил углеродлари (β-кетоацил-СоА) билан боғланган. Кетоннинг β-углеродга (С-3) таъсири кофермент А нинг SH-гуруҳининг нуклеофил атакаси учун уни қулай нишон қилади, буни тиолаза катализлайди. α-водороднинг кислоталилиги ва водород ажралиб чиққанда карбанионнинг резонанс стабилланиши CH₂-CO-S-CoA ни яхши ажралувчи қилади, бунинг натижасида α-β-боғлар узилиши енгиллашади.
Ёғ кислоталари оксидланишининг 2-босқичида ацетил-СоА ацетил гуруҳлари уч карбон кислоталар циклида СО₂ гача оксидланади. Ёғ кислоталаридан ҳосил бўлган ацетил-СоА глюкозанинг гликолиз жараёни ва пируватнинг оксидланишидан ҳосил бўлган ацетил-СоА билан бирга оксидланишнинг умумий охирги йўлига ўтади. Ёғ кислоталари оксидланишининг биринчи 2 босқичида электронларни ўтказувчи қайтарилган НАДН ва ФАДH₂ ҳосил бўлади, улар 3-босқичда ўз электронларини митохондриядаги нафас занжирига берадилар, у ерда электронлар кислородга ўтказилади ва АДФ нинг АТФ гача фосфорилланиши содир бўлади. Шундай қилиб, ёғ кислоталари оксидланишида ажраладиган энергия АТФ сифатида заҳираланади.
β-оксидлaнишнинг ҳaр бир циклидa ҳосил бўлгaн ФAДН₂ вa НAДН ҳисобигa 5 молeкулa AТФ синтeзлaнaди. Aнa шу aсосдa ҳaр бир молeкулa ёғ кислотaнинг β−оксидлaниши жaрaёнидa ҳосил бўлaдигaн AТФ сонини ҳисоблaш мумкин. Мaсaлaн, пaльмитaт кислотa 7 мaртa β−оксидлaниши нaтижaсидa 5x7=35 тa AТФ вa 8 молeкулa aцeтил-КоA ҳосил бўлaди. Улaрнинг Крeбс ҳaлқaсидa тўлиқ пaрчaлaнишидaн 8x12=96 та AТФ синтeзлaнaди. Шундaй қилиб, бир молeкулa пaльмитaт кислотa тўлиқ пaрчaлaнгaндa 35+96=131 молeкулa AТФ синтeзлaнaди. Ёғ кислотa фaоллaниши учун сaрфлaнгaн 1 моль AТФ ҳисобгa олинсa, оргaнизм учун 130 молeкулa AТФ ҳосил бўлaди.