Sự thoái hóa acid béo bão hòa

- Tài liệu ôn thi Bác sĩ Nội trú môn Hóa sinh Đại học Y Hà Nội

1. Sự hoạt hóa và vận chuyển acid béo đã hoạt hóa vào ti thể

- Sự hoạt hóa acid béo

o RCOOH + ATP + CoASH → R-CO~ScoA + AMP + PPi

o PPi + H2O→ 2(P)

o ATP + AMP→ 2 ADP

o Như vậy sự hoạt hóa acid béo cần 2 ATP

o Enzym acyl CoA synthetase gồm các isoenzym khác nhau đặc hiệu cho các acid béo chuỗi ngắn , trung bình và dài , chúng có mặt ở màng ngoài ti thể

- Sự vận chuyển các acid béo đã hoạt hóa vào ti thể

o Các acid béo mạch dài dưới dạng acylCoA được hình thành ở màng ngoài ti thể ko qua được màng trong ti thể để vào chất khuôn (matrix ) – nơi chúng bị oxy hóa . Chúng được vận chuyển theo cơ chế đặc hiệu nhờ carnitin – là amin bậc 4 mang chức alcol bậc nhì , có thể este hóa với acid béo . Phản ứng este hóa acid béo và carnitin được xúc tác nhờ carnitin acyltransferase I có ở mặt ngoài màng trong ti thể . Este acyl-carnitin đi qua màng trogn ti thể vào trong ti thể bởi sự khuếch tán dễ dàng thông qua hệ thống vận chuyển acyl-carnitin/carnitin

o Trong ti thể , gốc acyl được chuyển từ carnitin tới CoA có ở trong ty thể dưới tác dụng của carnitin acyltransferase II khu trú ở mặt trong của màng trong ty thể . Carnitin được giải phóng sẽ trở lại khoảng giữa 2 màng ty thể theo hệ thống vận chuyển acylcarnitin/carnitin . Cơ chế vận chuyển trên giữ cho 2 nguồn CoA và acid béo ở trong và ngoài ty thể cách biệt nhau

o Trong ty thể có 1 loại acylCoA synthetase xúc tác phản ứng hoạt hóa những acid béo ở trong ty thể, enzym này ko sử dụng ATP mà dùng GTP

2. sự β- oxy hóa acid béo bão hòa

- Xảy ra trong matrix của ti thể , gồm 4 giai đoạn nhằm cắt dần acid béo thành những mẩu 2C dưới dạng acetyl CoA từ nhóm carboxyl tận của gốc acyl

o Phản ứng khử hydro lần thứ nhất : sự khử hydro sản sinh 1 liên kết đôi giữa C α và Cβ ( C2 và C3 ) tạo thành trans- ∆²-enoylCoA . Có 4 loại acylCoA dehydrogensase , mỗi enzym đặc hiệu với 1 loại acid béo có độ dài hydrocarbon nhất định , các enzym này đều có chất cộng tác là FAD . FAD nhận điện tử và điện tử này đi vào 1 cặp điện tử

o Phản ứng kết hợp nước : sự kết hợp 1 phân tử nước vào liên kết đôi ∆²- trans dưới tác dụng của enoyl-CoA hydratase có tính đặc hiệu không gian và tạo nên L- 3-hydroxyacylCoA . enzym này cũng có khả năng xúc tác phản ứng kết hợp nước và liên kết đôi ∆² –cis của các acylCoA không bão hòa và sinh ra D-3- hydroxyacylCoA

o Pứ khử hydro lần thứ 2 : dưới tác dụng của β-hydroxyacylCoA dehydrogenase có chất cộng tác là NAD⁺ tạo ra 3-cetoacylCoA . enzym này ít đặc hiệu với chiều dài chuỗi hydrocarbon của acid béo nhưng đặc hiệu tuyệt đối với dạng đồng phân không gian L . NADH hình thành sẽ nhường điện tử cho NADH –dehydrogenase và 3 phân tử ATP được tạo ra ứng với 1 cặp điện tử được chuyển từ NADH đến O2 trong chuỗi hô hấp TB

o Pứ phân cắt , tạo acetyl CoA : có sự tham gia của acylCoA acetyltransferase (thiolase hay β-cetothiolase ) và 1 phân tử CoA , cắt ra 1 phân tử acetyl CoA . Gốc acyl của acid béo bị ngắn đi 2 carbon . Phân tử acylCoA mới này lại tiếp tục trải qua 4 phản ứng như trên của quá trình β-oxy hóa cho đến khi gốc acylCoA chỉ còn 1 phân tử acetyl CoA . Như vậy , ví dụ 1 phân tử palmitic có 16C được hoạt hóa thành palmitylCoA và trải qua 7 vòng oxh để giải phóng 8 phân tử acetyl CoA

3. Năng lượng tạo thành khi thoái hóa hoàn toàn 1 phân tử palmitic

- 1 phân tử acid béo có số carbon chẵn 2n bị oxh hoàn toàn sẽ cho ra n phân tử acetyl CoA , ứng với 12n ATP ; (n-1) phân tử FADH2 và (n-1) NADH hoặc 5(n-1) ATP

- Quá trình hoạt hóa acid béo cần 2 ATP , như vậy số ATP thu được là

o [5(n-1) + 12n ]-2 = 17n-7

- Palmitic có n=8