กรดไขมันจะถูกออกซิไดส์โดยวัฏจักร ß-ออกซิเดชัน (ß-oxidation) ออกซิเดชันเกิดขึ้นที่ คาร์บอนอะตอมของ กรดไขมันได้ ß-คีโตเอซิล โคเอ (ß-ketoacyl CoA) หรือ 3-คีโตเอซิล โคเอแล้วจะเปลี่ยนแปลงต่อไปได้อะซีติลโคเอ ในแต่ละรอบของวัฏจักรนี้ กรดไขมันจะมีความยาวของโซ่น้อยลงไป 2 คาร์บอนอะตอม โดยที่กรดไขมันจะถูกกำจัดคาร์บอน อะตอม 2 อะตอม จากปลายคาร์บอกซิล (carboxyl end) ออกไปในรูปของอะซีติลโคเอ ซึ่งจะเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ต่อไป กรดไขมันในไซโทพลาซึมมาจากกรดไขมันที่จับกับอัลบูมินซึ่งถูกขนส่งโดยทางกระแสโลหิต และมาจากการสลายไตรเอซิลกลีเซอรอลในเซลล์โดยเอนไซม์ไลเพส


ที่มา : http://www.biocarta.com/genes/index.asp


                     วัฏจักรออกซิเดชันนี้เกิดขึ้นในส่วนเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย แต่กรดไขมันอิสระไม่สามารถผ่านเมมเบรน ของไมโทคอนเดรียเข้าสู่เมทริกซ์จึงต้องอาศัยปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่ง ดังนี้
     1. ปฏิกิริยาการเปลี่ยนกรดไขมันไปเป็นเอซิลโคเอ ที่แอกตีฟโดยการสร้างพันธะไธโอเอสเตอร์ (thioester bond) ระหว่างหมู่คาร์บอกซิลของกรดไขมันและหมู่ไธออล ของ CoASH เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยานี้คือ เอซิลโคเอ ซินเธเทส (acyl CoA synthetase) หรือไธโอไคเนส (thiokinase) ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่เมมเบรนชั้นนอกของไมโทคอนเดรีย ปฏิกิริยาแอกติเวชันของกรดไขมันนี้ (activation of fatty acid) เกิดขึ้น 2 ขั้นตอนดังนี้ คือ

                     1.1 กรดไขมันทำปฏิกิริยากับ ATP เกิดเป็นเอซิลอะดีนีเลต (acyladenylate) หรือ เอซิล-AMP หมู่คาร์บอกซิลของกรดไขมันจะจับกับหมู่ฟอสโฟริล (phosphoryl group) ของ AMP ส่วนอีก 2 หมู่ฟอสโฟริลของ ATP จะถูกสลายในรูปของไพโรฟอสเฟต (pyrophosphate)
                     1.2 หมู่ไธออลหรือหมู่ซัลฟ์ไฮดริล (sulfhydryl group) ของ CoASH จะเข้าทำปฏิกิริยากับเอซิล-AMP ที่จับอยู่กับเอนไซม ์อย่างแน่นเกิดเป็นเอซิลโคเอ และ AMP ไพโรฟอสเฟตที่เกิดขึ้นจะถูกสลายต่อไป โดยเอนไซม์ไพโรฟอสฟาเทส (pyrophosphatase) หรือไดฟอสฟาเทส (diphosphatase)

     2. ปฏิกิริยาการนำกรดไขมันที่แอกตีฟในรูปของเอซิลโคเอ เข้าสู่เมทริกซ์ของไมโทคอน เดรีย อาศัยสารชนิดหนึ่งคือ คาร์นิตีน (carnitine) หรือ 4-ไตรเมธิลอะมิโน-3-ไฮดรอกซีบิวไทเรต (4-tri-methylamino-3-hydroxybutyrate) ในคนคาร์นิตีนถูกสังเคราะห์ขึ้นในตับ และไต แล้วถูกส่งไปยังกล้ามเนื้อโครงร่าง (skeletal muscle) และกล้ามเนื้อหัวใจ (cardiac muscle) หมู่เอซิลของกรดไขมันจะถูกถ่ายทอดจากอะตอมของ S ใน CoASH ไปให้กับหมู่ไฮดรอกซิลของคาร์นิตีน เกิดเป็นเอซิลคาร์นิตีน เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยานี้คือคาร์นิตีน เอซิลทรานส์เฟอเรส I หรือคาร์นิตีน ปาลมิโตอิลทรานส์เฟอเรส I (carnitine palmitoyl transferase I) ซึ่งอยู่ที่พื้นผิวชั้นนอก (cytosolic face) ของเมมเบรนชั้นใน เอซิลคาร์นิตีนสามารถผ่านเมมเบรนชั้นในโดยโปรตีนทรานส์โลเคส (translocase หรือ carnitine carrier protein)

     3.การถ่ายทอดหมู่เอซิลจากคาร์นิตีนให้กับ CoASH ในไมโทคอนเดรียโดยใช้เอนไซม์คาร์นิตีนเอซิลทรานส์เฟอเรส II หรือคาร์นิตีน ปาลมิโตอิลทรานส์เฟอเรส II ซึ่งพบที่พื้นผิวชั้นใน (matrix side) ของเมมเบรนชั้นใน ซึ่งเป็นบริเวณที่ปล่อย เอซิลโคเอ เข้าสู่เมทริกซ์ในที่สุดคาร์นิตีนจะถูกนำกลับออกสู่ด้านนอกของเมมเบรนชั้นในโดยทรานส์โลเคสและจะเกิดขึ้น ในขณะที่เอซิลคาร์นิตีนผ่านเข้าสู่ด้านในของเมมเบรนชั้นใน คาร์นิตีนเอซิลทรานส์เฟอเรส I เป็นเอนไซม์ควบคุม (regulatory enzyme) ทำหน้าที่ควบคุมความเร็วในการเข้าสู่เมทริกซ์ของหมู่เอซิลของกรดไขมัน และความเร็วของปฏิกิริยา ออกซิเดชันของกรดไขมันในแต่ละรอบของวัฏจักรออกซิเดชันของกรดไขมันจะได้หมู่อะซีติล 1 หมู่ และ H อะตอม 2 คู่ FADH2 ถ่ายทอดอิเล็กตรอน1คู่ให้ยูบิควิโนนของโซ่การหายใจ จึงเกิดการสร้าง ATP 2 โมเลกุล ส่วน NADH ถ่ายทอดอิเล็กตรอน 1 คู่ ให้ NADH ดีไฮโดรเจเนสในไมโทคอนเดรีย เกิดการสร้าง ATP 3 โมเลกุล อะซีติลโคเอที่ได้จาก วัฏจักรออกซิเดชันของกรดไขมันจะเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ และออกซิเดตีฟ ฟอสโฟรีเลชัน ได้ผลผลิตสุดท้ายเป็น CO2 และ H2O



ออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัว

ไตรเอซิลกลีเซอรอลและฟอสโฟลิพิดส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่มีพันธะคู่ตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป และพันธะคู่ อยู่ในคอนฟิกุเรชันแบบซิส ซึ่งไม่จำเพาะต่อเอนไซม์อีนออิลโคเอไฮดราเทส ออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวใช้ปฏิกิริยา เหมือนกับปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันอิ่มตัวแต่มีเอนไซม์เพิ่มขึ้นอีก 2 ชนิด คือ ไอโซเมอเรส (isomerase) และอีพิเมอเรส (epimerase) ออกซิเดชันของกรดไขมันที่มี C อะตอมเป็นจำนวนเลขคี่ กรดไขมันโซ่ยาวที่มี C อะตอม เป็นจำนวนเลขคี่จะถูกออกซิไดส์เช่นเดียวกับกรดไขมันที่มี C อะตอมเป็นจำนวนเลขคู่ แต่รอบสุดท้ายของวัฏจักรออกซิเดชัน แทนที่จะได้อะซีติลโคเอ 2 โมเลกุล จะได้ 1 โมเลกุลของโปรปิโอนิลโคเอ (propionyl CoA) และ 1 โมเลกุลของอะซีติลโคเอ


ที่มา : http://www.biocarta.com/genes/index.asp

HOME
NEXT

 

ออกซิเดชันของกรดไขมันในเนื้อเยื่อสัตว์