Белки со сходными функциями имеют похожие последовательности, однако это совпадение проявляется лишь в малой степени.

Большая часть жирных кислот в процессе распада подвергается β - окислению (т.е. в процессе окисления первично окисляется β - радикал). Этот термин около 100 лет назад ввел Ф. Кнуп. Он же установил, что при этом процессе расщепление ЖК происходит путем последовательного отщепления двух углеродных фрагментов. А потребности биохимических превращений (промежуточные соединения, последовательность реакций, ферменты и т.д.) были изучены только через 50 лет после основополагающих работ ф. Кнупа.

Существует три различных тиокиназы:

1.высокоспецифичная к ацетату (С₂). 2.к средним ЖК (С₄ - С₁₂).

3.к длинноцепочным (С₁₄ - С₂₂).

2. и 3. Действуют как на насыщенные, так и на ненасыщенные ЖК. Все они - мембраносвязанные ферменты. Ферменты, участвующие в дальнейшем окислении, локализованы в митохондриях, т.е. необходимо перенести ацил - S - КоА внутрь митохондрий. Молекулы ацил - S - К_оА способны проникать через внешнюю митохондриальную мембрану, а через внутреннюю перенос осуществляется с помощью карнитина. В этом процессе участвуют два фермента:

1.карпитинацилтрансфераза.2.ацилкарпитинтранслоказа.

В межмембранном пространстве трансфераза катализирует образование ацил - карнитина, затем транслоказа переносит его через внутреннюю мембрану в матрикс, где под действием ацетилтрансферазы вновь образуется ацил - S - КоА и свободный карнитин, который возвращается в мембранное пространство, под действием той же транслоказы. Следующие этапы протекают уже в митохондрии. На первом этапе ЖК превращается в активированную высокоэнергетическую форму, образуя тиоэфир кофермента А. Рассмотрим β – окисление ЖК на примере капроновой кислоты:

-Н₂О АТФ АМФ + ПФ

β a +SH - К_оА;

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СООН

тиокилаза

Капроновая кислота

ФАД ФАДН₂

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СО - S - К_оА

ацил К_оАДГ

Капронил К_оА (общее название ацил К_оА)

+Н₂О

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ = СН - СО - S - К_оА

еноил К_оА

гидротаза

Еноил К_оА

НАД НАДН

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СНОН - СН₂ - СО - S - К_оА

β - оксицил К_оА

β - оксицил К_оА

⁺НS - К_оА

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СО - S - К_оА

тиокиназа

β - кетоацил К_оА

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СО - S - К_оА + СН₃ - СО - S - К_оА

Ацил К_оА Ацетил К_оА

(аналогично)

СН₃ - СО - S - К_оА СН₃ - СО - S - К_оА

Ацетил К_оА Ацетил К_оА

Таким образом, любая молекула ЖК распадается на n - количество молекул ацетил - К_оА (это продукт распада многих соединений), который поступает в цикл Кребса, где окисляется до СО₂ и Н₂О (n = Сх/2). В свою очередь, ацетил К_оА является важным активатором фермента пируваткарбоксилаза, который катализирует синтез из пирувата ЩУК, также необходимого для запуска цикла Кребса.

Посчитаем энергетический эффект окисления капроновой кислоты: образующих ФАДН₂, НАDН (таких при окислении капроновой кислоты будет 2 цикла) и 3 молекулы ацетил К_оА (которые окисляясь в цикле Кребса дадут каждая по 12 АТФ). Итого 2 (2 + 3) + 36 - 1 (затрата АТФ на первом этапе) = 45 АТФ. Для сравнения, молекула глюкозы (тоже С₆) может дать 36 АТФ, т.е. ЖК, имея более высокую степень насыщенности, при окислении дают больше энергии, чем углеводы. Количество циклов с образованием НАDН и ФАDН₂ определяют по формуле (n/2 - 1).

Кислоты с нечетным числом атомов:

β - окисление таких ЖК ведет к образованию нескольких молекул ацетил - SК_оА и одной молекулы пропионил - SК_оА. В дальнейшем пропионил - S - К_оА путем карбоксилирования превращается в сукцинил - SК_оА, который включается в цикл Кребса. Т.е. получается:

(СН₃ - СОSК_оА) n + СН₃ - СН₂ - СОSК_оА.

Ацетил К_оА Притионил- К_оА

Далее:

СН₃ - СН₂ - СОSК_оА + СО₂ СООН - СН₂ - СН₂ - СОSК_оА

пропонил сукценeл - К_оА

карбоксилаза

(биотин)

в ц. Кребса. В ц. Кребса. А что происходит с ацетил - SК_оА все уже знаем.

Ненасыщенные ЖК: окисляются по тому же принципу, но если двойная связь соответствует a - β положению, то предыдущие стадии пропускаются, а если нет, то двойные связи перемещаются в a - β положение с помощью специальных факторов.

Помимо β - окисления, есть a - окисление и ω - окисление. a - окисление протекает с помощью монооксигенез, с участием кислорода, идет вне митохондрий путем постепенного ускорения цепочки. Оно используется при ответвленных цепях. Его открыли при изучении болезни Рефсума (накапливается митановая кислота, которая окисляется a -окислением).

Болезнь Рефсума вызывает нарушение нервной системы. Она протекает с накоплением в тканях фитоновой кислоты, которая образуется из фитола, поступающего с растительной пищей. А сам фенол в растениях образуется посредствам фотосинтеза.

Фитановая кислота в 3-положении имеет метильную группу - СН₃, это препятствует β -окислению. Поэтому митановая кислота окисляется только посредством a - окисления и если его процессы нарушены, то происходит накопление фитановой кислоты в тканях, что и приводит к развитию болезни Рефсума.

ω - окисление - окисляется последний радикал, получается дикарбоновая кислота (это характерно для С₆ - С₁₀).