Главная/Библиотека/β-окисление

β-окисление: как тело жжёт жир

«Сжигать жир» буквально означает β-окисление. Жирную кислоту раз за разом откусывают по 2 углерода, превращая в ацетил-КоА — а с ним и в кучу NADH и FADH₂ для дыхательной цепи. Главное топливо при голоде.

Разделы 22–23 · Липиды митохондрия · сердце/мышцы/печень ⏱ ~15 мин
Общая картина

Три этапа: активация → транспорт → спираль

Жир хранится в адипоцитах как триглицериды (3 жирные кислоты + глицерин). При голоде глюкагон включает липазу, кислоты выходят в кровь на «такси» — белке альбумине — и доезжают до печени, сердца, мышц. Дальше три шага:

схемаПуть жирной кислоты. Здесь: адипоцит → альбумин в крови → клетка → активация (КоА) → карнитиновый челнок → β-окисление в матриксе.
Этапы 1–2

Активация и карнитиновый челнок

1 · активация

Навесить КоА

В цитоплазме ацил-КоА-синтетаза цепляет к кислоте кофермент А → ацил-КоА. Стоит это 2 ATP — «надо потратить энергию, чтобы её добыть».

2 · транспорт

Карнитиновый челнок

Ацил-КоА сам не пройдёт во внутреннюю мембрану. CPT1 (снаружи) меняет КоА на карнитин → ацил-карнитин проходит внутрь; CPT2 (внутри) возвращает КоА. Карнитин едет обратно за следующей кислотой.

Ключевой замок: малонил-КоА тормозит CPT1

Первый продукт синтеза жиров — малонил-КоА — блокирует CPT1 и не пускает кислоты на окисление. Логично: нельзя одновременно строить и жечь жир. Это и есть реципрокная связь двух путей.

Этап 3 · спираль

Четыре шага, и цепь короче на 2 углерода

Изменения идут на 2-м и 3-м углеродах (α и β). За один оборот снимается 1 NADH, 1 FADH₂ и 1 ацетил-КоА:

Снимает по водороду с α- и β-углерода → отдаёт их на FAD → FADH₂. Получается еноил-КоА.

На β-углерод сажается ОН-группа из воды → β-гидроксиацил-КоА.

Снимает водороды с β-углерода → NAD⁺ → NADH, получается β-кетоацил-КоА. Именно окисление на β-углероде дало название всему пути.

Отрезает 2 концевых углерода как ацетил-КоА. Остаётся цепь короче на 2 звена — и всё начинается заново. Так по спирали, пока кислота не «съедена».

За 1 оборот1 NADH · 1 FADH₂ · 1 ацетил-КоА
Пальмитат (16C) → 7 оборотов7 NADH · 7 FADH₂ · 8 ацетил-КоА
Чистый выход≈ 129 ATP (131 − 2 на активацию)

Ацетил-КоА идёт в цикл Кребса, а NADH/FADH₂ — в дыхательную цепь. Чем длиннее цепь — тем больше оборотов и энергии.

Особые случаи

Нечётные цепи и очень длинные

нечётное число C

Остаётся пропионил-КоА

Хвост в 3 углерода: пропионил-КоА-карбоксилаза (кофакторы «ABC») → метилмалонил-КоА → мутаза (нужен витамин B12) → сукцинил-КоА → в цикл Кребса.

≥ 22 углеродов

Сначала пероксисома

Очень длинные кислоты сперва укорачивают в пероксисомах (те же реакции, другие ферменты), а под 22 углерода — досылают в митохондрию.

Клинический смысл

Когда жир не горит

транспорт

Дефицит карнитина

Без карнитина кислоты не попадают в матрикс. Мышечная слабость, кардиомиопатия, гипокетотическая гипогликемия (жир не горит — нет ни ATP, ни кетонов).

спираль

MCAD-дефицит

Дефицит дегидрогеназы средних цепей — самый частый дефект β-окисления. Опасен при голодании у младенцев: гипокетотическая гипогликемия. Лечение — не голодать.

Ловушки

Где чаще всего спотыкаются

✗ «Жир горит без кислорода»
β-окисление даёт NADH и FADH₂, а разгружаются они только в дыхательной цепи с кислородом. Без O₂ жир почти не жгут.
✗ «Активация бесплатная»
Навесить КоА стоит 2 ATP. Приходится потратить энергию, чтобы её добыть.
✗ «Ацил-КоА сам заходит в митохондрию»
Длинные кислоты пускает только карнитиновый челнок (CPT1 снаружи, CPT2 внутри).
✗ «Синтез и распад жира идут разом»
Малонил-КоА (первый продукт синтеза) блокирует CPT1. Пока строим жир — не жжём.
Тренажёр рассуждений

Не угадать ответ, а построить его

Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».

На длинной дистанции тело переходит на жир, хотя глюкоза «быстрее». Почему это выгодно?
Сколько энергии в жире?
Очень много: пальмитат даёт около 129 ATP, а гликолиз напрямую — всего пару.
Насколько велик запас?
Жира в теле надолго, гликогена — на часы.
Вывод для выносливости?
На долгую работу и для сердца в покое выгоднее жир.
Вывод. Жир — топливо «на долго», глюкоза — «на быстро и коротко». Сердце в покое живёт в основном на жирных кислотах.
Показать следующий шаг →
MCAD-дефицит: младенец пропустил ночное кормление и попал в больницу с судорогами. Почему опасно именно голодание?
На что тело переходит между кормлениями?
На жир — начинает его окислять.
Что мешает при MCAD?
Средние цепи не доокисляются → жир не даёт ни энергии, ни ацетил-КоА для кетонов.
Чем это грозит мозгу?
Ни глюкозы удержать, ни кетонов сделать → гипокетотическая гипогликемия, судороги.
Вывод. Лечение простое и жёсткое: не голодать, кормить часто. MCAD — самый частый дефект β-окисления.
Показать следующий шаг →
Мини-кейс

Собери путь от слабости к транспорту

Ребёнок с вялыми мышцами и увеличенным сердцем. Натощак случаются эпизоды гипогликемии, но кетонов при этом мало. Уровень карнитина в крови снижен.

Где поломка и почему такая картина?
Зачем нужен карнитин?
Он завозит длинные жирные кислоты в митохондрию через челнок.
Что будет без него?
Кислоты не попадают внутрь → жир не горит. Мышцы и сердце остаются без топлива, отсюда слабость и кардиомиопатия.
Почему гипогликемия «без кетонов»?
Жир не окисляется → нет ацетил-КоА на кетоны и мало энергии на глюконеогенез.
Вывод. Дефицит карнитина. Как и при MCAD, ключевая примета — гипогликемия без кетонов.
Показать следующий шаг →
Повторение

Закрепить с интервалами

Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.

Куда дальше

Связи с другими темами

зеркало → Синтез жирных кислот куда → Цикл Кребса (ацетил-КоА) куда → Дыхательная цепь избыток → Кетоновые тела
Зеркальный путь

Как жир строят из ацетил-КоА — синтез жирных кислот

Читать →