اکسیداسیون اسیدهای چرب در کجاها در سلول ها اتفاق می افتد؟ اختلال اکسیداسیون اسیدهای چرب

کربوهیدرات ها بخش عمده ای از رژیم غذایی انسان را تشکیل می دهند و بخش قابل توجهی از انرژی مورد نیاز بدن را تامین می کنند. با یک رژیم غذایی متعادل، میزان کربوهیدرات روزانه به طور متوسط 4 برابر بیشتر از مقدار پروتئین و چربی است.

نقش کربوهیدرات ها در تغذیه:

1. کربوهیدرات ها انجام می دهند عملکرد انرژیهنگامی که 1 گرم کربوهیدرات اکسید می شود، 4.1 کیلو کالری انرژی آزاد می شود. گلوکز، که بخش عمده ای از کربوهیدرات ها به آن تجزیه می شود، زیرلایه اصلی انرژی در بدن است.

2. فعالیت عضلانیهمراه با مصرف قابل توجه گلوکز. در حین کار بدنی، ابتدا کربوهیدرات ها مصرف می شوند و تنها زمانی که ذخایر آنها (گلیکوژن) تمام می شود، چربی ها در مبادله گنجانده می شوند.

3. کربوهیدرات ها برای عملکرد طبیعی ضروری هستند سیستم عصبی مرکزی،که سلول های آن به کمبود گلوکز در خون بسیار حساس هستند.

4. کربوهیدرات ها انجام می دهند عملکرد ساختاریکربوهیدرات های ساده به عنوان منبع تشکیل گلیکوپروتئین ها عمل می کنند که اساس بافت همبند را تشکیل می دهند.

5. کربوهیدرات ها دخیل هستند در متابولیسم پروتئین ها و چربی هاچربی ها می توانند از کربوهیدرات ها تشکیل شوند.

6. کربوهیدرات های با منشاء گیاهی (سلولز، مواد پکتین) تحرک روده را تحریک کرده و باعث از بین رفتن محصولات سمی تجمع یافته در آن می شود.

منابعکربوهیدرات ها به طور عمده خدمت می کنند محصولات گیاهی،به خصوص محصولات آرد، غلات، شیرینی ها. در بیشتر غذاها، کربوهیدرات ها به شکل نشاسته و تا حدی به شکل دی ساکارید (شیر، چغندر قند، میوه ها و انواع توت ها) ارائه می شوند. برای جذب بهتر کربوهیدرات ها لازم است که بیشتر آنها به صورت نشاسته وارد بدن شوند.

نشاسته به تدریج در دستگاه گوارش به گلوکز تجزیه می شود که در قسمت های کوچک وارد خون می شود که استفاده از آن را بهبود می بخشد و سطح قند خون را ثابت نگه می دارد. هنگامی که مقادیر زیادی قند به یکباره تجویز می شود، غلظت گلوکز در خون به شدت افزایش می یابد و شروع به دفع آن از طریق ادرار می کند. مطلوب ترین شرایط زمانی در نظر گرفته می شود که 64 درصد کربوهیدرات ها به صورت نشاسته و 36 درصد به صورت قند مصرف شود.

نرخ مصرفکربوهیدرات بستگی به شدت کار دارد. در طول کار بدنی، کربوهیدرات در مقادیر بیشتری مورد نیاز است. به طور متوسط به ازای هر 1 کیلوگرم وزن بدن مورد نیاز است 4-6-8 گرم کربوهیدرات در روز، یعنی. تقریبا 4 برابر بیشتر از پروتئین ها و چربی ها.

مصرف بیش از حد کربوهیدراتمی تواند منجر به چاقی و اضافه بار بیش از حد دستگاه گوارش شود، زیرا غذاهای گیاهی سرشار از کربوهیدرات معمولاً حجم بیشتری دارند، باعث احساس سنگینی می شوند و هضم کلی غذا را مختل می کنند.

کمبود کربوهیدراتدر غذا نیز به دلیل خطر ابتلا به شرایط هیپوگلیسمی نامطلوب است. کمبود کربوهیدرات قاعدتاً با ضعف عمومی، خواب آلودگی، کاهش حافظه، عملکرد ذهنی و جسمی، سردرد، کاهش قابلیت هضم پروتئین ها، ویتامین ها، اسیدوز و ... همراه است که در این رابطه میزان کربوهیدرات در رژیم غذایی روزانه نباید کمتر از 300 گرم باشد

با گروه کربوهیدرات ها، موادی در اکثر غذاهای گیاهی یافت می شوند که هضم ضعیفی برای بدن انسان دارند - مواد پکتین (کربوهیدرات های غیرقابل هضم) و فیبر.

مواد پکتیک هستندمواد ژل کننده گیاهی با قابلیت جذب (جذب) بالا. آنها در درمان بیماری های دستگاه گوارش، سوختگی ها و زخم ها تأثیر مفیدی دارند و همچنین توانایی خنثی کردن برخی مواد سمی را دارند (به ویژه در حذف نمک های فلزات سنگین مانند ترکیبات سرب از بدن فعال هستند).

مواد پکتین زیادی در پرتقال، سیب، توت سیاه و سایر میوه ها و انواع توت ها وجود دارد.

سلولز(نام های دیگر - سبزی درشت، یا غیر قابل هضم، یا غذا، یا فیبر رژیمی) پلی ساکاریدی است که بخشی از دیواره سلولی عظیم غذاهای گیاهی است. دارای ساختار فیبری و نسبتاً درشت است.

منابع رایج فیبر رژیمی عبارتند از سبوس، نان و غلات (به خصوص گندم سیاه و بلغور جو دوسر). مقادیر زیادی در بسیاری از سبزیجات، میوه ها، برگ ها و ساقه گیاهان یافت می شود. به خصوص در پوسته غلات و در پوست میوه ها مقدار زیادی از آن وجود دارد. هنگام کنسرو کردن سبزیجات و میوه ها، فیبر رژیمی کاملاً حفظ می شود (به جز آب میوه های بدون پالپ).

بیشتر سبزیجات و میوه‌ها بدون داشتن کالری بالا، به دلیل محتوای بالای کربوهیدرات‌های غیرقابل هضم، به احساس سیری سریع و نسبتاً پایدار کمک می‌کنند: از آنجایی که فیبر رژیمی توانایی جذب مایعات زیادی را دارد، متورم می‌شود. معده، بخشی از حجم آن را پر می کند - و در نتیجه اشباع سریعتر اتفاق می افتد. خود فیبرها حتی یک کالری را وارد بدن نمی کنند.

ارزش فیبرها در این واقعیت نهفته است که به عنوان یک جزء نسبتاً حجیم در تغذیه روزانه، توسط بدن انسان هضم نمی شوند. وجود مقدار زیادی فیبر تا حدودی قابلیت هضم کلی غذا را کاهش می دهد. با این حال، فقدان کامل آن تأثیر مخربی بر عملکرد دستگاه گوارش دارد.

فیبر باعث ایجاد پریستالسیس مناسب (حرکت دیواره ها) روده می شود و در نتیجه حرکت غذا از طریق کانال گوارشی و حذف مواد مغذی هضم نشده از بدن را افزایش می دهد.

مقدار مورد نیاز فیبر در غذا با ترکیب صحیح محصولات حیوانی و گیاهی در رژیم غذایی روزانه تضمین می شود.

پس از تجزیه، فیبر مانند سایر پلی ساکاریدها به قند تبدیل می شود. با این حال، هیچ آنزیمی در دستگاه گوارش انسان وجود ندارد که بتواند چنین تجزیه ای را انجام دهد. تنها بخش کوچکی از آن تحت تأثیر میکروارگانیسم های روده قابل هضم است، اما قسمت عمده آن بدون تغییر از بدن خارج می شود. به لطف این بی فایده بودن خارجی، فیبر و پکتین را مواد بالاست می نامند.

مواد بالاست همچنین عملکرد مهمی در فرآیند هضم دارند: فیبرها توسط باکتری های روده تخمیر می شوند و به معنای واقعی کلمه به آسیاب کردن غذا کمک می کنند. با تحریک انتهای عصبی دیواره های روده، پریستالسیس را افزایش می دهند. اگر غذا از نظر مواد بالاست فقیر باشد، حرکات روده مختل می شود، بنابراین برای جلوگیری از این اختلالات، توصیه می شود از غذاهای خام حاوی فیبر استفاده شود.

علاوه بر این، فیبر رژیمی توانایی تحریک متابولیسم را دارد، زیرا فیبر از جذب سمومی که با غذا می آید یا در حین پردازش آن تشکیل می شود، جلوگیری می کند و به عنوان نوعی همزن عمل می کند: با حرکت در امتداد دستگاه گوارش، هر چیزی را با خود می برند. به دیوارها چسبیده و از بدنه جدا شده است.

یکی دیگر از مزایای فیبر رژیمی این است که توانایی کاهش سطح کلسترول درون زا را دارد (این کلسترولی است که با غذا وارد بدن ما نمی شود، بلکه توسط خود بدن در کبد از اسیدهای صفراوی که از روده وارد کبد می شود تولید می شود. ).

همی سلولز:مانند فیبر یا سلولز، بخشی از دیواره سلولی محصولات غلات است و مقادیر کمی در پالپ میوه ها و سبزیجات یافت می شود. قادر به حفظ آب و اتصال فلزات است.

اکسیداسیون اسیدهای چرب (اکسیداسیون بتا). نقش H.S. – کو در این فرآیند انرژی اکسیداسیون کامل اسید استئوریک به CO 2 ج اچ 2 O . تعداد مولکول های ATP تشکیل شده در طول اکسیداسیون را محاسبه کنید.

فعال شدن FA در سیتوپلاسم و بتا اکسیداسیون در میتوکندری اتفاق می افتد.

Acyl-CoA نمی تواند از غشای میتوکندری عبور کند. بنابراین، مکانیسم خاصی برای انتقال FA از سیتوپلاسم به میتوکندری با مشارکت ماده "کارنیتین" وجود دارد. در غشای داخلی میتوکندری یک پروتئین انتقال ویژه وجود دارد که انتقال را تضمین می کند. به لطف این، آسیل کارنیتین به راحتی به غشای میتوکندری نفوذ می کند.

آسیل ترانسفرازهای کارنیتین سیتوپلاسمی و میتوکندری از نظر ساختار متفاوت هستند و همچنین از نظر خصوصیات جنبشی با یکدیگر متفاوت هستند. Vmax آسیل کارنیتین ترانسفراز سیتوپلاسمی کمتر از Vmax آنزیم میتوکندری و همچنین کمتر از Vmax آنزیم های اکسیداسیون β است. بنابراین، سیتوپلاسمی آسیل کارنیتین ترانسفراز یک آنزیم کلیدی در تجزیه اسیدهای چرب است.

اگر یک اسید چرب وارد میتوکندری شود، لزوماً تحت کاتابولیسم استیل کوآ قرار می گیرد.

فشرده ترین "سوخت" که نیازهای انرژی بدن را برآورده می کند اسیدهای چرب است که با ویژگی های ساختار شیمیایی آنها تعیین می شود. در هر 1 مول، اکسیداسیون کامل اسیدهای چرب چندین برابر بیشتر از اکسیداسیون کربوهیدرات ها انرژی شیمیایی قابل استفاده آزاد می کند. برای مثال، اکسیداسیون 1 مول اسید پالمیتیک، 130 مول ATP تولید می کند، در حالی که اکسیداسیون 1 مول گلوکز، 38 مول ATP تولید می کند. در واحد وزن، انرژی خروجی نیز بیش از دو برابر متفاوت است (9 کیلو کالری به ازای هر 1 گرم چربی در مقابل 4 کیلو کالری به ازای هر 1 گرم کربوهیدرات یا پروتئین). این بازده انرژی بالا بر اساس همان دلیلی است که بنزین، نفت و سایر فرآورده های نفتی را به سوخت های موثری برای تولید انرژی حرارتی و مکانیکی تبدیل می کند، یعنی درجه بالای کاهش کربن در زنجیره های بلند آلکیل. بخش اصلی مولکول اسید چرب از واحدهای تکرار شونده (CH2)n تشکیل شده است، یعنی ساختاری که حداکثر با هیدروژن غنی شده است. همانطور که از ارائه قبلی دیدیم، انرژی ذخیره شده در طی فرآیندهای اکسیداتیو بیولوژیکی عمدتاً در ارتباط با انتقال کنترل شده الکترون ها از اتم های هیدروژن زنجیره تنفسی، همراه با فسفوریلاسیون ADP به ATP تشکیل می شود. از آنجایی که اسیدهای چرب عمدتاً از کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند و بنابراین حاوی اتم‌های اکسیژن کمتری نسبت به کربوهیدرات‌ها هستند، اکسیداسیون اسیدهای چرب با جذب اکسیژن بیشتر و بنابراین تشکیل ATP بیشتر در طول فسفوریلاسیون اکسیداتیو همراه است.

مشخص شده است که اکسیداسیون اسیدهای چرب به شدت در کبد، کلیه ها، ماهیچه های اسکلتی و قلبی و در بافت چربی اتفاق می افتد. در بافت مغز، سرعت اکسیداسیون اسیدهای چرب بسیار کم است، زیرا منبع اصلی انرژی در بافت مغز گلوکز است.

بتا اکسیداسیون یک مسیر خاص کاتابولیسم اسیدهای چرب است که در آن 2 اتم کربن به صورت متوالی از انتهای کربوکسیل یک اسید چرب به شکل استیل-CoA جدا می شوند. مسیر متابولیک - اکسیداسیون β - به این دلیل نامیده می شود که واکنش های اکسیداسیون اسیدهای چرب در اتم β-کربن رخ می دهد. واکنش های اکسیداسیون β و اکسیداسیون متعاقب آن استیل کوآ در چرخه TCA به عنوان یکی از منابع اصلی انرژی برای سنتز ATP از طریق مکانیسم فسفوریلاسیون اکسیداتیو عمل می کند. بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب فقط در شرایط هوازی اتفاق می افتد.

فعال سازی اسیدهای چرب

قبل از وارد شدن به واکنش های مختلف، اسیدهای چرب باید فعال شوند، به عنوان مثال. توسط یک پیوند ماکرو ارژیک با کوآنزیم A متصل می شوند:

RCOOH + HSKoA + ATP → RCO ~ CoA + AMP + PPi.

این واکنش توسط آنزیم آسیل کوآ سنتتاز کاتالیز می شود. پیروفسفات آزاد شده در طی واکنش توسط آنزیم پیروفسفاتاز هیدرولیز می شود: H 4 P 2 O 7 + H 2 O → 2 H 3 PO 4 .

آزاد شدن انرژی در طول هیدرولیز پیوند پرانرژی پیروفسفات، تعادل واکنش را به سمت راست تغییر می دهد و کامل بودن واکنش فعال سازی را تضمین می کند.

آسیل کوآ سنتتازهم در سیتوزول و هم در ماتریکس میتوکندری یافت می شوند. این آنزیم ها از نظر ویژگی برای اسیدهای چرب با طول زنجیره هیدروکربنی متفاوت متفاوت هستند. اسیدهای چرب با طول زنجیره کوتاه و متوسط (از 4 تا 12 اتم کربن) می توانند از طریق انتشار به ماتریکس میتوکندری نفوذ کنند. فعال شدن این اسیدهای چرب در ماتریکس میتوکندری اتفاق می افتد. اسیدهای چرب با زنجیره بلند، که در بدن انسان غالب هستند (12 تا 20 اتم کربن)، توسط سنتتازهای آسیل کوآ واقع در غشای خارجی میتوکندری فعال می شوند.

تجزیه اسیدهای چرب فعال مطابق با این فرضیه اتفاق می افتد ب - اکسیداسیون F. Knoop، پیشنهاد شده در سال 1904 b - اکسیداسیون در داخل میتوکندری رخ می دهد

β- اکسیداسیون اسیدهای چرب- یک مسیر خاص کاتابولیسم اسیدهای چرب که فقط در شرایط هوازی در ماتریکس میتوکندری رخ می دهد و با تشکیل استیل-CoA خاتمه می یابد. هیدروژن حاصل از واکنش‌های اکسیداسیون β وارد CPE می‌شود و استیل کوآ در چرخه سیترات اکسید می‌شود، که همچنین هیدروژن را به CPE می‌رساند. بنابراین، بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب مهم ترین مسیر متابولیکی است که سنتز ATP را در زنجیره تنفسی فراهم می کند.

اکسیداسیون β با هیدروژن زدایی آسیل کوآ توسط آسیل کوآ دهیدروژناز وابسته به FAD آغاز می شود و یک پیوند دوگانه بین اتم های کربن α و β در محصول واکنش، انویل-CoA تشکیل می دهد. کوآنزیم FADH 2 که در این واکنش بازسازی شده است، اتم های هیدروژن را در CPE به کوآنزیم Q منتقل می کند. در نتیجه، 2 مولکول ATP سنتز می شود (شکل 8-27). در واکنش p-اکسیداسیون زیر، یک مولکول آب در محل پیوند دوگانه اضافه می‌شود، به طوری که گروه OH در اتم β-کربن آسیل قرار می‌گیرد و β-هیدروکسی‌اسیل-CoA را تشکیل می‌دهد. سپس β-hydroxyacyl-CoA توسط دهیدروژناز وابسته به NAD+ اکسید می شود. NADH کاهش یافته، اکسید شده در CPE، انرژی را برای سنتز 3 مولکول ATP فراهم می کند. بتا-کتواسیل-CoA به دست آمده توسط آنزیم تیولاز دچار شکاف تیولیتیک می شود، زیرا در محل برش پیوند C-C، یک مولکول کوآنزیم A از طریق اتم گوگرد اضافه می شود. در نتیجه این توالی 4 واکنش، یک باقی مانده دو کربنی، استیل-CoA، از آسیل-CoA جدا می شود. اسید چرب کوتاه شده توسط 2 اتم کربن دوباره تحت واکنش های هیدروژن زدایی، هیدراتاسیون، هیدروژن زدایی و حذف استیل-CoA قرار می گیرد. این توالی از واکنش ها را معمولاً «چرخه اکسیداسیون β» می نامند، به این معنی که همان واکنش ها با رادیکال اسید چرب تکرار می شود تا زمانی که تمام اسید به باقی مانده های استیل تبدیل شود.

β -اکسیداسیون اسیدهای چرب

فرآیند b-اکسیداسیون چرخه ای است.به ازای هر چرخش چرخه، 2 اتم کربن از اسید چرب به شکل یک باقیمانده استیل جدا می شود.

پس از این، acyl-CoA که توسط 2 اتم کربن کوتاه شده است، دوباره تحت اکسیداسیون قرار می گیرد (وارد چرخه جدیدی از واکنش های اکسیداسیون b می شود). استیل کوآ حاصل می‌تواند بیشتر وارد چرخه اسید تری کربوکسیلیک شود.شما باید بتوانید بازده انرژی حاصل از تجزیه اسیدهای چرب را محاسبه کنید. فرمول ارائه شده برای هر اسید چرب اشباع حاوی n اتم کربن صادق است.تجزیه اسیدهای چرب غیراشباع ATP کمتری تولید می کند. هر پیوند دوگانه در یک اسید چرب به معنای از دست دادن 2 مولکول ATP است. b-اکسیداسیون به شدت در بافت عضلانی، کلیه ها و کبد رخ می دهد.در نتیجه اکسیداسیون b FA، استیل کوآ تشکیل می شود. سرعت اکسیداسیون با سرعت فرآیندهای لیپولیز تعیین می شود. تسریع لیپولیز مشخصه حالت گرسنگی کربوهیدرات و کار شدید عضلات است. تسریع اکسیداسیون b در بسیاری از بافت ها از جمله کبد مشاهده می شود. کبد بیش از نیاز خود استیل کوآ تولید می کند. کبد یک "ارگان نوع دوست" است و بنابراین کبد گلوکز را به بافت های دیگر می فرستد.

کبد تلاش می کند تا استیل کوآ خود را به بافت های دیگر بفرستد، اما نمی تواند، زیرا غشای سلولی نسبت به استیل کوآ نفوذ ناپذیر است. بنابراین، مواد خاصی به نام "جسم کتون" در کبد از استیل کوآ سنتز می شود. اجسام کتونی شکل انتقال ویژه ای از استیل کوآ هستند.

مولکول اسید چرب با حذف تدریجی قطعات دو کربنه به شکل استیل کوآنزیم A (acetyl-CoA) به میتوکندری تجزیه می شود.

C17H35COOH + 26 O2 = 18 CO2 + 18 H2O.

هنگامی که اسید استئاریک اکسید می شود، سلول 146 مولکول ATP دریافت می کند.

اکسیداسیون اسیدهای چرب ممکن است به طور پاتولوژیک افزایش یافته یا پاتولوژیک کاهش یابد.

افزایش دادنسرعت اکسیداسیون اسیدهای چرب، به ویژه با کمبود کربوهیدرات، رخ می دهد:

1. هنگام خوردن غذاهای غنی از چربی.

2. هنگام روزه داری.

3. برای دیابت.

در این مورد، تعداد زیادی اجسام کتون از استیل کوآ تشکیل می شود که در طی اکسیداسیون اسیدهای چرب بتا در کبد ایجاد می شود. تجمع اجسام کتون منجر به اسیدوز می شود و کتوز نامیده می شود.

کاهش می یابدسرعت اکسیداسیون اسیدهای چرب در موارد زیر مشاهده می شود:

1. کمبود کارنیتین. در نوزادان تازه متولد شده، اغلب نوزادان نارس مشاهده می شود. این یا به دلیل نقض بیوسنتز کارنیتین یا "نشت" آن در کلیه ها ایجاد می شود.

علائم:

حملات هیپوگلیسمی ناشی از کاهش گلوکونئوژنز در نتیجه اختلال در اکسیداسیون اسیدهای چرب.

کاهش در سنتز اجسام کتون، همراه با افزایش محتوای اسیدهای چرب آزاد در پلاسمای خون.

میاستنی گراویس (ضعف عضلانی)؛

· تجمع لیپیدها.

درمان: مصرف خوراکی کارنیتین.

2. کاهش فعالیت کارنیتین پالمیتویل ترانسفراز.

در کبد منجر به هیپوگلیسمی و کاهش محتوای اجسام کتون در پلاسمای خون می شود.

در عضلات - برای اختلال در اکسیداسیون اسیدهای چرب، که منجر به ضعف عضلانی و ایجاد میوگلوبینوری می شود.

3. اسیدوری دی کربوکسیلیک.

علامت اصلی دفع اسیدهای دی کربوکسیلیک C 6 - C 10 است و هیپوگلیسمی ایجاد می شود که با افزایش اجسام کتون همراه نیست.

علت شناسی: عدم وجود اسیدهای چرب با زنجیره متوسط استیل کوآ دهیدروژناز در میتوکندری که از بدن دفع می شوند و به اسیدهای دی کربوکسیلیک با زنجیره متوسط کوتاه می شوند.

در انسان پس از خوردن میوه‌های نارس آکی که حاوی سم هیپوگلیسین هستند، آسیل کوآ دهیدروژناز را غیرفعال می‌کند و در نتیجه فرآیند اکسیداسیون β را مهار می‌کند.

5. سندرم زلوگر (سندرم مغزی هپاتورنال).

این یک بیماری ارثی نادر است که در آن پراکسی زوم در تمام بافت ها وجود ندارد. در بیماران مبتلا به سندرم زلوگر، اسیدهای C 26 - C 28 - پلی‌نوئیک در مغز تجمع می‌یابند، زیرا به دلیل عدم وجود پراکسی زوم ها، آنها تحت اکسیداسیون اسیدهای چرب با زنجیره بلند قرار نمی گیرند.

6. بیماری های رفسوم.

بیماری عصبی نادر. مرتبط با اختلال مادرزادی سیستم آلفا اکسیداسیون، که منجر به تجمع اسید فیتانیک در بافت ها می شود، که سیستم β-اکسیداسیون را مسدود می کند.

تعیین سطح چربی کل در پلاسمای خون (سرم) با استفاده از واکنش رنگ با یک معرف سولفوفسفووانیلین

لیپیدهای کل یک مفهوم تعمیم یافته است که شامل اسیدهای چرب غیر استری، تری گلیسیرید، فسفولیپیدها، کلسترول آزاد و استری شده و اسفنگومیلین ها می شود.

اصل روش: محصولات تجزیه لیپیدهای غیر اشباع با معرف (متشکل از اسیدهای سولفوریک، ارتوفسفریک و وانیلین) ترکیبی تشکیل می دهند که شدت رنگ آن متناسب با محتوای کل چربی در سرم خون است.

معرف ها:

1. اسید سولفوریک غلیظ.

2. مخلوط فسفروانیلین. 4 حجم اسید اورتوفسفریک غلیظ با یک حجم 6 گرم در لیتر محلول وانیلین مخلوط می شود. مخلوط در یک ظرف شیشه ای تیره در دمای اتاق نگهداری می شود.

3. محلول استاندارد تریولئین 8 گرم در لیتر.

پیشرفت عزم

به 0.02 میلی لیتر سرم خون 1.5 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ اضافه کنید. محتویات مخلوط شده و به مدت 15 دقیقه در یک حمام آب جوش قرار می گیرند. پس از سرد شدن هیدرولیز، 0.1 میلی لیتر (نمونه شاهد 0.1 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ) را اندازه گیری کنید که به سایر لوله های آزمایش حاوی 1.5 میلی لیتر معرف فسفووانیلین منتقل می شود. پس از اختلاط، نمونه ها به مدت 50 دقیقه در مکانی تاریک در دمای اتاق انکوبه می شوند. چگالی نوری نمونه (A 1) و محلول مرجع (A 2) بر روی یک فتوکالریمتر در طول موج 510-540 نانومتر در یک کووت با ضخامت لایه 10 میلی متر در برابر محلول کنترل اندازه گیری می شود. محاسبه با استفاده از فرمول انجام می شود: .

محتوای نرمال در سرم خون: 4 - 8 گرم در لیتر.

اهمیت بالینی و تشخیصی تغییرات در سطوح خونی اجزای کمی و کیفی این شاخص در بسیاری از بیماری ها و شرایط پاتولوژیک مشاهده می شود که در این راهنما مورد بحث قرار نگرفته است. در رابطه با فعالیت عضلانی، افزایش این شاخص پس از فعالیت بدنی طولانی مدت مشاهده می شود که میزان گنجاندن متابولیسم لیپید در تامین انرژی فعالیت عضلانی را نشان می دهد. علاوه بر این، مقدار این شاخص معمولاً از حد مرجع فراتر نمی رود. آموزنده تر، تعیین پویایی تغییرات در طول فعالیت بدنی، اجزای این شاخص است.

بیوسنتز لیپیدها

بیوسنتز چربی (لیپوژنز) برای ایجاد اشکال ذخیره سازی ضروری است. بیوسنتز لیپیدها با بیوسنتز اسیدهای چرب آغاز می شود.

بیوسنتز اسیدهای چرب

سیستم سنتز اسیدهای چرب در بخش سیتوپلاسمی محلول بسیاری از اندام ها و بافت ها مانند کبد، کلیه ها، غدد پستانی و بافت چربی قرار دارد.

بیوسنتز اسیدهای چرب با مشارکت موارد زیر انجام می شود:

1. NADPH∙H +;

5. استیل کوآ به عنوان سوبسترا و اسید پالمیتیک به عنوان محصول نهایی.

ویژگی های بیوسنتز اسیدهای چرب

سنتز اسیدهای چرب یک معکوس ساده از واکنش های اکسیداسیون β نیست. مهمترین ویژگی ها موارد زیر است:

1. سنتز اسیدهای چرب در سیتوپلاسم اتفاق می افتد، برخلاف تجزیه که در میتوکندری اتفاق می افتد.

2. محصولات میانی سنتز اسیدهای چرب به صورت کووالانسی به گروه های سولفیدریل پروتئین انتقال آسیل (ATP) مرتبط هستند.

3. بسیاری از آنزیم ها برای سنتز اسیدهای چرب در موجودات بالاتر و انسان ها در یک مجموعه چند آنزیمی به نام سنتتاز اسید چرب سازماندهی شده اند.

4. خود استیل کوآ فقط به عنوان پرایمر استفاده می شود.

5. زنجیره اسیدهای چرب در حال رشد با افزودن مستقیم اجزای دو کربنه مشتق شده از استیل-CoA گسترش می یابد. دهنده فعال اجزای دو کربنه در مرحله ازدیاد طول مالونیل کوآ است. واکنش ازدیاد طول با انتشار CO 2 آغاز می شود.

6. نقش یک عامل کاهنده در سنتز اسیدهای چرب توسط NADPH·H + ایفا می شود.

7. سنتز اسیدهای چرب یک فرآیند حلقوی است که در سطح اسید چرب سنتتاز اتفاق می افتد.

8. ازدیاد طول تحت عمل کمپلکس اسید چرب سنتتاز در مرحله تشکیل پالمیتات متوقف می شود (C 16). افزایش طول بیشتر و معرفی پیوندهای دوگانه توسط سیستم های آنزیمی دیگر انجام می شود.

مراحل بیوسنتز اسیدهای چرب

مرحله I - انتقال استیل کوآ از میتوکندری به سیتوپلاسم

اسیدهای چرب در سیتوپلاسم سنتز می شوند و استیل کوآ از پیرووات در میتوکندری تشکیل می شود. غشای میتوکندری به استیل-CoA نفوذپذیر نیست، بنابراین انتقال استیل-CoA در سراسر غشاء با مکانیسم های خاصی تضمین می شود. نقش کارنیتین در انتقال استیل کوآ زیاد نیست، زیرا فقط اسیدهای چرب با زنجیره بلند را منتقل می کند. این مشکل با سنتز سیترات حل می شود.

سیتوپلاسم میتوکندری

استیل کوآ + اگزالواستات استیل کوآ + اگزالواستات + ADP + Pn

HO - C - سیترات COOH + ATP + HSKoA

CH 2 - COOH

برنج. 20. طرح انتقال استیل کوآ از طریق غشای میتوکندری

سیترات در ماتریکس میتوکندری از تراکم استیل کوآ و اگزالواستات تشکیل می شود. سپس به داخل سیتوپلاسم منتشر می شود و در آنجا توسط سیترات لیاز شکافته می شود. بنابراین، استیل-CoA و اگزالواستات با استفاده از یک مولکول ATP از میتوکندری به سیتوپلاسم منتقل می شوند.

منابع NADPH H+ برای بیوسنتز اسیدهای چرب

اگزالواستات تشکیل شده در نتیجه انتقال استیل کوآ به سیتوپلاسم باید به میتوکندری بازگردانده شود. این فرآیند با تولید NADPH·H + همراه است. واکنش در سیتوپلاسم رخ می دهد و در 2 مرحله رخ می دهد:

1. اگزالواستات + NADH + مالات + NAD +

MDH (دکربوکسیله کردن)

2. مالات + NADP + پیرووات + CO 2 + NADPH H +

پیروات حاصل به راحتی در میتوکندری پخش می شود و در آنجا توسط پیرووات کربوکسیلاز (با صرف انرژی ATP) به اگزالواستات کربوکسیله می شود.

پیرووات + HCO 3 - + ATP اگزالواستات + ADP + Ph n

اکسیداسیون طبیعی چربی در بدن ارتباط نزدیکی با چرخه کربس دارد. مسیر اصلی تشکیل اگزالواستات کربوکسیلاسیون PVK است. برای سوزاندن 1.5 گرم اسیدهای چرب، 1 گرم کربوهیدرات لازم است. از این رو، ضرب المثلی در بین بیوشیمی دانان وجود دارد که می گوید: «چربی ها در شعله های کربوهیدرات می سوزند».

اگزالواستات که در این واکنش سنتز می شود، سپس با استیل کوآ واکنش می دهد و سیترات تشکیل می دهد که در چرخه TCA اکسید می شود.

بنابراین، برای هر مولکول استیل-CoA که از میتوکندری به سیتوپلاسم عبور می کند، یک مولکول NADPH·H + تشکیل می شود. در نتیجه، در طول انتقال 8 مولکول استیل-CoA لازم برای سنتز اسید پالمیتیک، 8 مولکول NADPH·H + تشکیل می شود. 6 مولکول دیگر مورد نیاز برای این فرآیند در مسیر پنتوز فسفات تولید می شود.

مرحله دوم - تشکیل مالونیل-CoA.

این اولین واکنش در بیوسنتز اسیدهای چرب است. توسط آنزیم استیل کوآ کربوکسیلاز کاتالیز می شود. کوآنزیم بیوتین است. واکنش شامل کربوکسیلاسیون استیل کوآ است که منبع CO2 بی کربنات است.

C = O + HCO 3 - + ATP E– بیوتین CH 2 + ADP + H 3 PO 4

استیل - CoA مالونیل - CoA

برنج. 21. کربوکسیلاسیون استیل کوآ (کوآنزیم استیل کوآ کربوکسیلاز بیوتین است)

Malonyl-CoA اساساً استیل-CoA فعال شده است. انرژی از قبل به شکل یک گروه کربوکسیل ذخیره می شود و در طی دکربوکسیلاسیون مستقیماً در طی بیوسنتز اسیدهای چرب آزاد می شود. در بیوسنتز بیشتر اسیدهای چرب، استیل کوآ به عنوان دانه استفاده می شود و سنتز خود از مالونیل کوآ حاصل می شود.

مرحله III - بیوسنتز اسیدهای چرب.

تمام واکنش های اکسیداسیون چند مرحله ای توسط آنزیم های خاص تسریع می شود. بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب بالاتر یک فرآیند بیوشیمیایی جهانی است که در همه موجودات زنده رخ می دهد. در پستانداران، این فرآیند در بسیاری از بافت ها، به ویژه کبد، کلیه ها و قلب رخ می دهد. اسیدهای چرب غیراشباع بالاتر (اولئیک، لینولئیک، لینولنیک و غیره) ابتدا به اسیدهای اشباع کاهش می یابد.

علاوه بر اکسیداسیون β، که فرآیند اصلی تجزیه اسیدهای چرب در حیوانات و انسان است، اکسیداسیون α و اکسیداسیون ω نیز وجود دارد. آلفا اکسیداسیون هم در گیاهان و هم در حیوانات رخ می دهد، با این حال، کل فرآیند در پراکسی زوم ها اتفاق می افتد. ω-اکسیداسیون در میان حیوانات (مهره داران) کمتر رایج است و عمدتاً در گیاهان رخ می دهد. فرآیند اکسیداسیون ω در شبکه آندوپلاسمی (ER) اتفاق می افتد.

بتا اکسیداسیون در سال 1904 توسط یک شیمیدان آلمانی کشف شد. فرانتس کنوپدر آزمایش‌هایی با تغذیه سگ‌ها با اسیدهای چرب مختلف، که در آن یک اتم هیدروژن روی اتم کربن انتهایی ω-C گروه متیل -CH3 با رادیکال فنیل -C6H5 جایگزین شد.

فرانتس نوپ پیشنهاد کرد که اکسیداسیون یک مولکول اسید چرب در بافت های بدن در موقعیت β اتفاق می افتد. در نتیجه، قطعات دو کربنه به طور متوالی از مولکول اسید چرب در سمت گروه کربوکسیل جدا می شوند.

تئوری بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب، که توسط F. Knoop ارائه شد، تا حد زیادی به عنوان پایه ای برای ایده های مدرن در مورد مکانیسم اکسیداسیون اسیدهای چرب عمل کرد.

اسیدهای چرب که از هیدرولیز تری گلیسریدها در سلول تشکیل می شوند یا از خون وارد سلول می شوند باید فعال شوند، زیرا خود مواد بی اثر متابولیک هستند و در نتیجه نمی توانند تحت واکنش های بیوشیمیایی از جمله اکسیداسیون قرار گیرند. فرآیند فعال شدن آنها در سیتوپلاسم با مشارکت یون های ATP، کوآنزیم A (HS-CoA) و Mg 2+ رخ می دهد. این واکنش توسط آنزیم اسید چرب با زنجیره بلند آسیل کوآ سنتتاز کاتالیز می شود. لیگاز اسید چرب CoA با زنجیره بلند، KF)، فرآیند آندرگونیک است، یعنی از طریق استفاده از انرژی حاصل از هیدرولیز مولکول ATP رخ می دهد:

سنتتازهای acyl-CoA هم در سیتوپلاسم و هم در ماتریکس میتوکندری یافت می شوند. این آنزیم ها از نظر ویژگی برای اسیدهای چرب با طول زنجیره هیدروکربنی متفاوت متفاوت هستند. اسیدهای چرب با طول زنجیره کوتاه و متوسط (از 4 تا 12 اتم کربن) می توانند از طریق انتشار به ماتریکس میتوکندری نفوذ کنند. فعال شدن این اسیدهای چرب در ماتریکس میتوکندری اتفاق می افتد.

اسیدهای چرب با زنجیره بلند، که در بدن انسان غالب هستند (12 تا 20 اتم کربن)، توسط سنتتازهای آسیل کوآ واقع در سمت بیرونی غشای خارجی میتوکندری فعال می شوند.

پیروفسفات آزاد شده در طی واکنش توسط آنزیم پیروفسفاتاز (CP) هیدرولیز می شود:

در این حالت، تعادل واکنش به سمت تشکیل acyl-CoA تغییر می کند.

از آنجایی که فرآیند فعال شدن اسیدهای چرب در سیتوپلاسم اتفاق می افتد، بنابراین انتقال acyl-CoA از طریق غشاء به داخل میتوکندری ضروری است.

انتقال اسیدهای چرب با زنجیره بلند در غشای متراکم میتوکندری توسط کارنیتین انجام می شود. در غشای خارجی میتوکندری آنزیم کارنیتین آسیل ترانسفراز I (کارنیتین پالمیتویل ترانسفراز I, CPT1, CP) وجود دارد که واکنش را با تشکیل آسیل کارنیتین کاتالیز می کند (گروه آسیل از اتم گوگرد CoA به گروه هیدروکسیل کارنیتین منتقل می شود. برای تشکیل آسیل کارنیتین (کارنیتین-COR))، که از طریق غشای داخلی منتشر می شود. غشای میتوکندری:

آسیل کارنیتین حاصل از فضای بین غشایی به خارج از غشای داخلی عبور می کند و توسط آنزیم کارنیتین آسیل کارنیتین ترانسلوکاز (CACT) منتقل می شود.

پس از عبور آسیل کارنیتین (کارنیتین-COR) از غشای میتوکندری، یک واکنش معکوس رخ می دهد - برش آسیل کارنیتین با مشارکت CoA-SH و آنزیم میتوکندری کارنیتین آسیل-CoA ترانسفراز یا کارنیتین آسیل ترانسفراز II (کارنیتین پالمیتویل ترانسفراز II، CPT2. ، CP):

بنابراین، acyl-CoA در دسترس آنزیم های β-اکسیداسیون قرار می گیرد. کارنیتین آزاد توسط همان ترانسلوکاز به سمت سیتوپلاسمی غشای میتوکندری داخلی بازگردانده می شود.

فرآیند انتقال اسیدهای چرب از طریق غشاء را می توان توسط مالونیل کوآ مهار کرد.

در ماتریکس میتوکندری، اسیدهای چرب در چرخه Knoopp-Linene اکسید می شوند. این شامل چهار آنزیم است که به طور متوالی بر روی acyl-CoA عمل می کنند. متابولیت نهایی این چرخه استیل کوآ است. این فرآیند خود از چهار واکنش تشکیل شده است.

استیل-CoA حاصل در چرخه کربس تحت اکسیداسیون قرار می گیرد و acyl-CoA که توسط دو اتم کربن کوتاه شده است، دوباره به طور مکرر از کل مسیر اکسیداسیون β می گذرد تا زمانی که بوتیریل-CoA (ترکیب 4 کربنی) تشکیل شود، که به نوبه خود به 2 مولکول استیل کوآ اکسید می شود. FADH 2 و NADH H مستقیماً وارد زنجیره تنفسی می شوند.

برای تجزیه کامل یک اسید چرب با زنجیره بلند، چرخه باید چندین بار تکرار شود، به عنوان مثال، هشت چرخه برای استریل-CoA (C 17 H 35 CO ~ SCoA) مورد نیاز است.

ویژگی های اکسیداسیون اسیدهای چرب با تعداد فرد اتم کربن

در نتیجه اکسیداسیون اسیدهای چرب با تعداد فرد اتم های کربن، نه تنها استیل-CoA، FAD H 2 و NADH، بلکه یک مولکول پروپیونیل-CoA (C2H5-CO~SCoA) نیز تشکیل می شود.

هنگام اکسیداسیون اسیدهای چرب که دارای دو پیوند غیراشباع (-C=C-C-C=C-) یا بیشتر هستند، به آنزیم اضافی دیگری به نام β-هیدروکسی سیال-کوآ اپیمراز (HF) نیاز است.

سرعت اکسیداسیون اسیدهای چرب غیر اشباع بسیار بیشتر از اسیدهای چرب اشباع است که به دلیل وجود پیوندهای دوگانه است. به عنوان مثال، اگر سرعت اکسیداسیون اسید استئاریک اشباع را به عنوان استاندارد در نظر بگیریم، سرعت اکسیداسیون اسید اولئیک 11، لینولئیک 114، لینولنیک 170 و اسید آراشیدونیک تقریبا 200 برابر بیشتر از اسید استئاریک است.

در نتیجه انتقال الکترون ها در امتداد ETC از FAD H 2 و NADH، 5 مولکول ATP سنتز می شوند (2 مولکول از FADH 2 و 3 از NADH). در مورد اکسیداسیون اسید پالمیتیک، 7 چرخه بتا اکسیداسیون (16/2-1=7) رخ می دهد که منجر به تشکیل 5 7 = 35 مولکول ATP می شود. در فرآیند بتا اکسیداسیون اسید پالمیتیک، nمولکول های استیل کوآ که هر کدام با احتراق کامل در چرخه اسید تری کربوکسیلیک، 12 مولکول ATP می دهد و 8 مولکول 96 = 12 مولکول ATP می دهد.

بنابراین، در مجموع، با اکسیداسیون کامل اسید پالمیتیک، 35 + 96 = 131 مولکول ATP تشکیل می شود. با این حال، با در نظر گرفتن یک مولکول ATP که به AMP هیدرولیز می شود، یعنی 2 پیوند پرانرژی یا دو ATP در همان ابتدا برای فرآیند فعال سازی (تشکیل پالمیتول-CoA) مصرف می شود، بازده کل انرژی برای اکسیداسیون کامل یک مولکول اسید پالمتیک در شرایط موجودات جانوری 129 -2=131 مولکول خواهد بود.

معادله کلی برای اکسیداسیون اسید پالمیتیک به شرح زیر است:

فرمول محاسبه مقدار کل ATP که در نتیجه فرآیند β-اکسیداسیون تولید می شود:

محاسبه انرژی بتا اکسیداسیون برای برخی از اسیدهای چرب به شکل جدول ارائه شده است.

علاوه بر اکسیداسیون اسیدهای چرب بتا که در میتوکندری اتفاق می افتد، اکسیداسیون اکسترامیتوکندری نیز وجود دارد. اسیدهای چرب با طول زنجیره بلندتر (از C20) به دلیل وجود غشای دوتایی متراکم نمی توانند در میتوکندری اکسید شوند که از روند انتقال آنها از طریق فضای بین غشایی جلوگیری می کند. بنابراین، اکسیداسیون اسیدهای چرب با زنجیره بلند (C 20 - C 22 و بیشتر) در پراکسی زوم ها اتفاق می افتد. در پراکسی زوم ها، فرآیند بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب به شکل اصلاح شده رخ می دهد. محصولات اکسیداسیون در این مورد استیل-CoA، اکتانویل-CoA و پراکسید هیدروژن H 2 O 2 هستند. استیل کوآ در مرحله ای تشکیل می شود که توسط دهیدروژناز وابسته به FAD کاتالیز می شود. آنزیم های پراکسیزومال به اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه حمله نمی کنند و فرآیند اکسیداسیون β با تشکیل اکتانویل-CoA متوقف می شود.

این فرآیند با فسفوریلاسیون اکسیداتیو و تولید ATP مرتبط نیست و بنابراین اکتانویل-CoA و استیل-CoA از CoA به کارنیتین منتقل شده و به میتوکندری فرستاده می شوند و در آنجا اکسیده می شوند تا ATP را تشکیل دهند.

فعال شدن بتا اکسیداسیون پراکسیزومال زمانی اتفاق می افتد که مقدار اسیدهای چرب اضافی در غذای مصرف شده وجود داشته باشد، که با C20 شروع می شود، و همچنین هنگام مصرف داروهای کاهش دهنده چربی.

سرعت بتا اکسیداسیون نیز به فعالیت آنزیم کارنیتین پالمیتویل ترانسفراز I (CPTI) بستگی دارد. در کبد، این آنزیم توسط مالونیل کوآ، ماده ای که در طی بیوسنتز اسیدهای چرب تشکیل می شود، مهار می شود.

در ماهیچه، کارنیتین پالمیتویل ترانسفراز I (CPTI) نیز توسط مالونیل-CoA مهار می شود. اگرچه بافت ماهیچه ای اسیدهای چرب را سنتز نمی کند، اما حاوی یک ایزوآنزیم استیل کوآ کربوکسیلاز است که مالونیل کوآ را برای تنظیم بتا اکسیداسیون سنتز می کند. این ایزوآنزیم توسط پروتئین کیناز A که تحت تأثیر آدرنالین در سلول ها فعال می شود و توسط پروتئین کیناز وابسته به AMP فسفریله می شود و در نتیجه آن را مهار می کند. غلظت مالونیل کوآ کاهش می یابد. در نتیجه، در حین کار فیزیکی، هنگامی که AMP در سلول ظاهر می شود، اکسیداسیون β تحت تأثیر آدرنالین فعال می شود، با این حال، سرعت آن نیز به در دسترس بودن اکسیژن بستگی دارد. بنابراین، بتا اکسیداسیون تنها 10-20 دقیقه پس از شروع فعالیت بدنی (به اصطلاح ورزش هوازی)، زمانی که جریان اکسیژن به بافت ها افزایش می یابد، به منبع انرژی برای عضلات تبدیل می شود.

نقص در سیستم انتقال کارنیتین خود را به شکل تخمیر و کمبود کارنیتین در بدن انسان نشان می دهد.

شایع ترین شرایط کمبود مرتبط با از دست دادن کارنیتین در شرایط خاص بدن عبارتند از:

علائم و نشانه های کمبود کارنیتین شامل حملات هیپوگلیسمی ناشی از کاهش گلوکونئوژنز در نتیجه اختلال در اکسیداسیون بتا اسیدهای چرب، کاهش تشکیل اجسام کتون همراه با افزایش سطح اسیدهای چرب آزاد (FFA) در پلاسمای خون، ضعف عضلانی است. میاستنی گراویس) و همچنین تجمع چربی.

اختلالات ژنتیکی اسیدهای چرب با زنجیره متوسط آسیل کوآ دهیدروژنازها

در میتوکندری 3 نوع آسیل کوآ دهیدروژناز وجود دارد که اسیدهای چرب را با رادیکال های زنجیره بلند، متوسط یا کوتاه اکسید می کند. اسیدهای چرب می توانند به طور متوالی توسط این آنزیم ها اکسید شوند زیرا رادیکال در طی اکسیداسیون β کوتاه می شود. نقص ژنتیکی (DF) - MCADD(به اختصار از ممتوسط جهین آ cyl-CoA دهیدروژناز دکارایی) در مقایسه با سایر بیماری های ارثی شایع ترین است - 1:15000. فراوانی ژن معیوب آکادم، کدکننده آسیل کوآ دهیدروژنازهای اسیدهای چرب با زنجیره متوسط، در میان جمعیت اروپا - 1:40. این یک اختلال اتوزومال مغلوب است که در نتیجه جایگزینی نوکلئوتید T (.

اختلالات ژنتیکی زنجیره کربنی بسیار طولانی اسید چرب آسیل کوآ دهیدروژنازها

اسیدوری دی کربوکسیلیک بیماری همراه با افزایش دفع اسیدهای دی کربوکسیلیک C6-C10 و هیپوگلیسمی ناشی از آن است، اما با افزایش محتوای اجسام کتون همراه نیست. علت این بیماری MCADD است. در این حالت، اکسیداسیون β مختل می شود و اکسیداسیون ω اسیدهای چرب با زنجیره بلند افزایش می یابد که به اسیدهای دی کربوکسیلیک با زنجیره متوسط که از بدن دفع می شوند، کوتاه می شوند.

سندرم زلوگر یا نشانگان مغزی هپاتورنال، یک بیماری ارثی نادر که توسط متخصص اطفال آمریکایی هانس زلوگر (eng. H.U. Zellweger) توصیف شده است، که در غیاب پراکسی زوم ها در تمام بافت های بدن ظاهر می شود. در نتیجه، اسیدهای پلی انوئیک (C 26 - C 38)، که اسیدهای چرب با زنجیره بلند هستند، در بدن به خصوص در مغز تجمع می یابند. میزان بروز اختلالات بیوژنز پراکسی زوم در طیف سندرم زلوگر 1:50000 نوزاد در ایالات متحده و 1:500000 نوزاد در ژاپن است. این سندرم با موارد زیر مشخص می شود: عقب ماندگی رشد قبل از تولد. کاهش فشار خون عضلانی؛ مشکل در مکیدن؛ آرفلکسیا; دولیکوسفالی؛ پیشانی بلند؛ صورت صاف گرد؛ پلک های پف کرده؛ هایپرتلوریسم؛ شکل چشم مغولوئید؛ آب مروارید؛ رتینوپاتی رنگدانه ای یا دیسپلازی عصب بینایی؛ کلبوما عنبیه؛ گوش های کم تنظیم؛ میکروگناتیا؛ شکاف کام؛ انحنای جانبی یا داخلی انگشتان؛ آسیب کبدی (هپاتومگالی (افزایش حجم کبد)، دیسژنزی مجاری داخل کبدی، سیروز کبدی؛ بیماری کلیه پلی‌کیستیک؛ اغلب - شدید، ناسازگار با زندگی، ناهنجاری های ریوی و نقص قلبی؛ تاخیر در رشد روانی حرکتی؛ تشنج؛ زردی مداوم بررسی پاتومورفولوژیکی تاخیر در میلین شدن نورون ها را نشان می دهد. تجمع لیپیدها در آستروسیت ها؛ محتوای پلاسموژن ها در کبد، کلیه ها و مغز کاهش می یابد. در سلول های کبد و سایر بافت های بدن تعداد پراکسی زوم ها کاهش می یابد، بیشتر آنزیم های پراکسی زومی غیر فعال هستند. فعالیت ترانس آمینازها در خون افزایش یافته و هیپربیلی روبینمی پایدار مشاهده می شود. در حضور هیپوگلیسین، تجمع عمدتا بوتیریل-CoA رخ می دهد که به اسید بوتیریک آزاد (بوتیرات) هیدرولیز می شود. اسید بوتیریک بیش از حد وارد می شود

همانطور که قبلاً نشان داده شد، بدن حیوان بخش قابل توجهی از انرژی استخراج شده در طی فرآیند اکسیداسیون را از اسیدهای چرب به دست می آورد که توسط اکسیداسیون در اتم بتا کربن تجزیه می شوند.

بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب برای اولین بار در سال 1900 توسط F. Knoop مورد مطالعه قرار گرفت. بعدها مشخص شد که اکسیداسیون β فقط در میتوکندری اتفاق می افتد. به لطف کار F. Linen و همکارانش (1954-1958)، فرآیندهای آنزیمی اصلی اکسیداسیون اسیدهای چرب روشن شد. به افتخار دانشمندانی که این مسیر اکسیداسیون اسیدهای چرب را کشف کردند، فرآیند بتا اکسیداسیون نامیده می شود. چرخه Knoop-Linen.

بتا اکسیداسیون- یک مسیر خاص کاتابولیسم اسیدهای چرب، که در آن 2 اتم کربن به صورت متوالی از انتهای کربوکسیل اسید چرب به شکل استیل-CoA جدا می شوند. مسیر متابولیک - اکسیداسیون β - به این دلیل نامیده می شود که واکنش های اکسیداسیون اسیدهای چرب در اتم β-کربن رخ می دهد. واکنش های اکسیداسیون β و اکسیداسیون متعاقب آن استیل کوآ در چرخه TCA (چرخه اسید تری کربوکسیلیک) به عنوان یکی از منابع اصلی انرژی برای سنتز ATP از طریق مکانیسم فسفوریلاسیون اکسیداتیو عمل می کند. بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب فقط در شرایط هوازی اتفاق می افتد.

تمام واکنش های اکسیداسیون چند مرحله ای توسط آنزیم های خاص تسریع می شود. بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب بالاتر یک فرآیند بیوشیمیایی جهانی است که در همه موجودات زنده رخ می دهد. در پستانداران، این فرآیند در بسیاری از بافت ها، به ویژه کبد، کلیه ها و قلب رخ می دهد. اکسیداسیون اسیدهای چرب در میتوکندری اتفاق می افتد. اسیدهای چرب غیراشباع بالاتر (اولئیک، لینولئیک، لینولنیک و غیره) ابتدا به اسیدهای اشباع کاهش می یابد.

قبل از نفوذ اسیدهای چرب به ماتریکس میتوکندری، آنها وجود دارند فعال سازیبا ایجاد ارتباط با کوآنزیم A(HS~CoA)، حاوی یک پیوند با انرژی بالا. ظاهراً دومی به روند صاف‌تر واکنش‌های اکسیداسیون ترکیب حاصل کمک می‌کند که به نام آسیل کوآنزیم A(Acyl-CoA).

برهمکنش اسیدهای چرب بالاتر با CoA توسط لیگازهای خاص تسریع می شود - سنتتازهای آسیل کوآسه نوع، به ترتیب مخصوص اسیدهای با رادیکال های هیدروکربنی کوتاه، متوسط و بلند. آنها در غشاهای شبکه آندوپلاسمی و در غشای خارجی میتوکندری قرار دارند. به نظر می رسد تمام سنتتازهای acyl-CoA مولتیمر باشند. بنابراین، آنزیم از میکروزوم های کبد دارای وزن مولکولی 168 کیلو دالتون است و از 6 زیر واحد یکسان تشکیل شده است. واکنش فعال سازی اسیدهای چرب در 2 مرحله انجام می شود:

الف) ابتدا اسید چرب با ATP واکنش داده و آسیلادنیلات تشکیل می دهد:

RCOOH + ATP → RCO~AMP + FF

ب) سپس تشکیل شکل فعال شده آسیل کوآ رخ می دهد:

RCO~AMФ + NS~KoA → RCO~SKoA + AMF

پیروفسفات (PP) به سرعت توسط پیروفسفاتاز هیدرولیز می شود، در نتیجه کل واکنش غیرقابل برگشت است: PP + H 2 O → 2P

معادله خلاصه:

RCOOH + ATP + HS~CoA → RCO~SKoA + AMF + 2P

اسیدهای چرب با طول زنجیره کوتاه و متوسط (از 4 تا 12 اتم کربن) می توانند از طریق انتشار به ماتریکس میتوکندری نفوذ کنند، جایی که فعال شدن آنها اتفاق می افتد. اسیدهای چرب با زنجیره بلند، که در بدن انسان غالب هستند (12 تا 20 اتم کربن)، توسط سنتتازهای آسیل کوآ واقع در غشای خارجی میتوکندری فعال می شوند.

غشای میتوکندری داخلی نسبت به آسیل کوآهای با زنجیره بلند که در سیتوپلاسم تشکیل شده است نفوذناپذیر است. به عنوان حامل اسیدهای چرب فعال عمل می کند کارنیتین (ویتامین B t)که از غذا می آید یا از اسیدهای آمینه ضروری لیزین و متیونین سنتز می شود.

غشای خارجی میتوکندری شامل آنزیم کارنیتین آسیل ترانسفراز I(کارنیتین پالمیتوئیل ترانسفراز I)، که واکنش را با تشکیل آسیل کارنیتین کاتالیز می کند:

RCO~SKoA + H 3 C- N + -CH 2 -CH-CH 2 -COOH ↔ H 3 C- N + -CH 2 -CH-CH 2 -COOH + HS~KoA

آسیل کوآ کارنیتین (B t) آسیل کارنیتین کوآنزیم A

این آنزیم تنظیم کننده است، سرعت ورود گروه های آسیل به میتوکندری و در نتیجه سرعت اکسیداسیون اسیدهای چرب را تنظیم می کند.

آسیل کارنیتین حاصل از فضای بین غشایی به سمت بیرونی غشای داخلی عبور می کند و توسط کارنیتین آسیل کارنیتین ترانسلوکاز به سطح داخلی غشای میتوکندری داخلی، جایی که آنزیم کارنیتین آسیل ترانسفراز IIانتقال آسیل به CoA داخل میتوکندری، یعنی واکنش معکوس را کاتالیز می کند (شکل 9).

شکل 9. انتقال اسیدهای چرب با رادیکال های هیدروکربنی طولانی در غشاهای میتوکندری

بنابراین، acyl-CoA در دسترس آنزیم های β-اکسیداسیون قرار می گیرد. کارنیتین آزاد توسط همان ترانسلوکاز به سمت سیتوزولی غشای میتوکندری داخلی بازگردانده می شود. پس از این، acyl-CoA در واکنش های β-اکسیداسیون گنجانده می شود.

در ماتریکس میتوکندری، کاتابولیسم (تجزیه) acyl-CoA در نتیجه یک توالی تکراری رخ می دهد. چهار واکنش.

1) اولین واکنش در هر چرخه اکسیداسیون آن توسط آنزیم است آسیل کوآ دهیدروژنازکه کوآنزیم آن FAD است. هیدروژن زدایی بین اتم‌های کربن β و α اتفاق می‌افتد و در نتیجه یک پیوند دوگانه در زنجیره کربن ایجاد می‌شود و محصول این واکنش انویل-CoA است:

R-CH 2 -CH 2 CO~SKoA + FAD → R-CH=CHCO~SKoA + FADN 2

Acyl-CoA Enoil-CoA

2) در مرحله دوم چرخه اکسیداسیون اسیدهای چرب، پیوند دوگانه انویل-CoA هیدراته می شود و در نتیجه β-هیدروکسی سیل-CoA تشکیل می شود. واکنش توسط یک آنزیم کاتالیز می شود enoyl-CoA هیدراتاز:

R-CH=CHCO~SKoA +H 2 O → R-CH-CH 2 CO~SKoA

Enoyl-CoA β-hydroxyacyl-CoA

3) در مرحله سوم چرخه، β-hydroxyacyl-CoA با مشارکت آنزیم تحت هیدروژناسیون (اکسیداسیون دوم) قرار می گیرد. β-هیدروکسی سیال-CoA دهیدروژنازکه کوآنزیم آن NAD + است. محصول این واکنش β-کتوآسیل-CoA است:

R-CH-CH 2 CO~SKoA + NAD + → R-CОCH 2 CO~SKoA + NADH + H +

β-hydroxyacyl-CoA β-ketoacyl-CoA

4) واکنش نهایی چرخه اکسیداسیون اسیدهای چرب توسط کاتالیز می شود استیل کوآ آسیل ترانسفراز (تیولاز). در این مرحله، β-کتواسیل-CoA با CoA آزاد واکنش می دهد و اولاً یک قطعه دو کربنی حاوی دو اتم کربن انتهایی اسید چرب مادر به شکل استیل-CoA و ثانیاً یک CoA تشکیل می شود. استر اسید چرب که اکنون با دو اتم کربن کوتاه شده است. در قیاس با هیدرولیز، این واکنش نامیده می شود تیولیز:

R-COCH 2 CO~SKoA + HS~KoA → CH 3 CO~SKoA + R 1 CO~SKoA

β-ketoacyl-CoA Acetyl-CoA Acyl-CoA,

کوتاه شده توسط

2 اتم کربن

سپس آسیل کوآ کوتاه شده تحت چرخه اکسیداسیون بعدی قرار می گیرد، که با واکنشی کاتالیز شده توسط آسیل کوآ دهیدروژناز (اکسیداسیون) شروع می شود، پس از آن یک واکنش هیدراتاسیون، یک واکنش اکسیداسیون دوم، یک واکنش تیولاز، یعنی این فرآیند چندین بار تکرار می شود. (شکل 10).

β- اکسیداسیون اسیدهای چرب بالاتر در میتوکندری اتفاق می افتد. آنزیم های چرخه تنفسی نیز در آنها موضعی می شوند و منجر به انتقال اتم های هیدروژن و الکترون ها به اکسیژن در شرایط فسفوریلاسیون اکسیداتیو ADP می شوند، بنابراین اکسیداسیون β اسیدهای چرب بالاتر منبع انرژی برای سنتز ATP است.

شکل 10. اکسیداسیون اسیدهای چرب

محصول نهایی بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب بالاتر با تعداد زوج اتم های کربناست استیل کوآ، آ با عجیب و غریب- پروپیونیل-CoA.

اگر استیل کوآدر بدن انباشته می شود، سپس ذخایر HS~KoA به زودی تمام می شود و اکسیداسیون اسیدهای چرب بالاتر متوقف می شود. اما این اتفاق نمی افتد، زیرا CoA به سرعت از استیل-CoA آزاد می شود. تعدادی از فرآیندها منجر به این می شود: استیل-CoA در چرخه اسیدهای تری کربوکسیلیک و دی کربوکسیلیک یا چرخه گلیوکسیل که بسیار نزدیک به آن است، یا استیل-CoA برای سنتز استرول ها و ترکیبات حاوی گروه های ایزوپرنوئید استفاده می شود. و غیره.

پروپیونیل کوآ،که محصول نهایی بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب بالاتر با تعداد فرد اتم کربن است، به سوکسینیل-CoA تبدیل می شود که از طریق چرخه اسیدهای تری کربوکسیلیک و دی کربوکسیلیک استفاده می شود.

حدود نیمی از اسیدهای چرب موجود در بدن انسان غیر اشباع .

بتا اکسیداسیون این اسیدها به روش معمول ادامه می یابد تا زمانی که پیوند دوگانه بین اتم های کربن سوم و چهارم ایجاد شود. سپس آنزیم enoyl-CoA ایزومرازپیوند دوگانه را از موقعیت 3-4 به موقعیت 2-3 منتقل می کند و سیس پیوند دوگانه را به ترانس تغییر می دهد که برای اکسیداسیون β ضروری است. در این چرخه اکسیداسیون β، اولین واکنش هیدروژن زدایی رخ نمی دهد، زیرا پیوند دوگانه در رادیکال اسید چرب از قبل وجود دارد. علاوه بر این، چرخه‌های اکسیداسیون β ادامه می‌یابند، بدون اینکه تفاوتی با مسیر معمولی داشته باشند. مسیرهای اصلی متابولیسم اسیدهای چرب در شکل 11 نشان داده شده است.

شکل 11. مسیرهای اصلی متابولیسم اسیدهای چرب

اخیراً کشف شد که علاوه بر اکسیداسیون بتا، مسیر اصلی کاتابولیسم اسیدهای چرب، بافت مغز است. آلفا اکسیداسیون اسیدهای چرببا تعداد اتم های کربن (C 13 - C 18)، یعنی حذف متوالی قطعات تک کربنی از انتهای کربوکسیل مولکول.

این نوع اکسیداسیون در بافت های گیاهی رایج است، اما می تواند در برخی از بافت های حیوانی نیز رخ دهد. آلفا اکسیداسیون طبیعت حلقوی دارد و چرخه از دو واکنش تشکیل شده است.

اولین واکنش شامل اکسیداسیون یک اسید چرب توسط پراکسید هیدروژن به آلدئید مربوطه و CO 2 با مشارکت یک ماده خاص است. پراکسیدازها:

در نتیجه این واکنش زنجیره هیدروکربنی توسط یک اتم کربن کوتاه می شود.

ماهیت واکنش دوم هیدراتاسیون و اکسیداسیون آلدئید حاصله به اسید کربوکسیلیک مربوطه تحت تأثیر آلدهید دهیدروژنازحاوی شکل اکسید شده کوآنزیم NAD:

سپس چرخه اکسیداسیون α دوباره تکرار می شود. در مقایسه با اکسیداسیون β، این نوع اکسیداسیون از نظر انرژی کمتر مطلوب است.

ω-اکسیداسیون اسیدهای چرب.در کبد حیوانات و برخی میکروارگانیسم ها، یک سیستم آنزیمی وجود دارد که اکسیداسیون ω اسیدهای چرب را فراهم می کند، یعنی اکسیداسیون در گروه پایانی CH 3 که با حرف ω مشخص شده است. اول تحت تأثیر مونواکسیژنازهاهیدروکسیلاسیون برای تشکیل ω-هیدروکسی اسید رخ می دهد: