LİPİDLERİN YAPISAL VE İŞLEVSEL ÖZELLİKLERİ IV Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2006

Yağ asitlerinin oksidasyonu Hayvan hücrelerinde yağ asidi oksidasyonu mitokondride gerçekleşir. Bunun için gerekli enzimler mitokondriyal matrikste lokalizedirler.

Kandan sitozole giren yağ asitleri, mitokondriyal membranları doğrudan geçemezler. Ancak bir seri enzimatik reaksiyona uğradıktan sonra oksidasyon için mitokondri matriksine alınırlar.

Bir yağ asidinin oksidasyona uğramak üzere mitokondriye alınması için önce yağ asidi, dış mitokondriyal membranda bulunan yağ açil-KoA sentetaz tarafından katalizlenen bir reaksiyonda aktiflenir; yağ açil-KoA oluşur.

Dış mitokondriyal membranda oluşan yağ açil-KoA bileşikleri, iç mitokondriyal membrandan geçemezler. Bunların mitokondriyal matrikse alınmaları için karnitin gerekir.

Karnitin, membranlar arası boşlukta yağ açil-KoA ile reaksiyona girer ve yağ açil karnitin oluşur. Reaksiyonu, karnitin palmitoil transferaz I katalizler.

Membranlar arası boşlukta oluşan yağ açil karnitin, karnitin açil karnitin translokaz tarafından matrikse alınırken matriksten de bir molekül karnitin membranlar arası boşluğa geçer.

Matrikse geçmiş olan yağ açil karnitinden karnitinin serbestleşip yağ açil-KoA’nın oluşması, karnitin palmitoil transferaz II tarafından katalizlenir.

Yağ asidi sentezi için asetil-KoA’dan oluşan malonil-KoA, karnitin palmitoil transferaz I’i inhibe eder. Malonil-KoA’nın oluşması, AMP-bağımlı kinaz tarafından asetil-KoA karboksilazın fosforilasyonu yoluyla inhibe edilir.

ATP (biyolojik enerji taşıtıcısı) konsantrasyonu azaldığında AMP konsantrasyonu artar  AMP-bağımlı kinaz aktive olur  asetil-KoA karboksilaz fosforillenerek inhibe olur  malonil-KoA konsantrasyonu düşer. Sonuç olarak yağ asidi sentezi yavaşlarken oksidasyonu hızlanır.

Yağ asitlerinin oksidasyonu, yağ asitlerinin mitokondriye alınması basamağında kontrol edilmektedir.

Yağ açil-KoA mitokondriyal matrikse alındıktan sonra  oksidasyon denen yolda yağ asitlerinden, karboksilli uçtan başlayarak asetil-KoA şeklinde iki karbonlu üniteler art arda çıkarılır. Yağ asitlerinin  oksidasyonundan başka  ve  oksidasyon denen oksidasyon yolları da vardır.

Yağ asitlerinin  oksidasyonu Doymuş yağ asitlerinin  oksidasyonunda, dört temel basamak vardır: -İlk oksidasyon ile trans-2-enoil-KoA oluşur -Hidrasyon ile L-3-hidroksiaçil-KoA oluşur -İkinci oksidasyon ile -ketoaçil-KoA oluşur -Tiyoliz ile orijinal yağ asidinin karboksil ucundaki iki karbon parçası, asetil-KoA olarak ayrılır ve geriye karbon sayısı orijinal yağ asidinden iki eksik yağ açil-KoA kalır.

Yağ asitlerinin -oksidasyonunun ilk oksidasyon basamağında FADH2 oluşur.

Yağ asitlerinin -oksidasyonunun ikinci oksidasyon basamağında NADH oluşur.

Yağ asitlerinin  oksidasyonunun açıklanan bu dört reaksiyonunun tekrarlanmasıyla yağ asidi tamamen asetil-KoA’lara yıkılmış olur.

Yağ asitlerinin  oksidasyonunun yararları: -Hücre için gerekli enerjiyi sağlar. Palmitoil KoA’nın  oksidasyonu sonucunda -Karaciğer ve yağ doku arasındaki dengenin devamına yardım eder. -Yağ asitlerini, diğer dokuların da yararlanabileceği suda çözünür maddeler haline dönüştürür.

Yağ asitlerinin  oksidasyonu ile oluşan asetil-KoA’lar; 1) Başka yağ asitlerinin sentezinde kullanılır. 2) Keton cisimlerinin yapımında kullanılır. 3) Kolesterol sentezinde kullanılır. 4) Steroidlerin ön maddesi olarak kullanılır. 5) N-asetilglukozamin gibi maddelerin oluşumu için bazı maddelerin asetillendirilmesinde kullanılır. 6) Sitrik asit döngüsünde yıkılarak organizmaya gerekli olan enerjinin sağlanmasında kullanılır.

Aktiflenmiş yağ asidinin (yağ açil-KoA) mitokondriyal matrikse taşınması süreci, yağ asitlerinin  oksidasyonunun düzenlenmesinde hız sınırlayıcıdır.

Oleoil-KoA (9) gibi bir monoansatüre yağ açil-KoA’nın oksidasyonu, çift bağa kadar, doymuş yağ asitlerinin  oksidasyonundaki gibi olur. Daha sonra enoil-KoA izomeraz enzimi çift bağı cis-3-izomer durumundan trans-2-izomer durumuna dönüştürür. Trans-2-izomer durumundan sonra  oksidasyon devam eder.

Poliansatüre yağ asitlerinin oksidasyonu, enoil-KoA izomerazdan başka NADPH’ye bağımlı 2,4-dienoil-KoA redüktaz enzimini de gerektirir. Bu iki enzimin etkisiyle trans-2, cis-4-dienoil-KoA ara ürünü, trans-2-enoil-KoA haline dönüştürülür. Bundan sonraki olaylar da  oksidasyondaki gibi devam eder.

Tek karbon sayılı yağ asitleri,  oksidasyon ile propiyonil KoA’ya kadar çift karbon sayılı yağ asitleri gibi yıkılırlar. Propiyonil KoA, propiyonil-KoA karboksilaz, metilmalonil KoA epimeraz ve metilmalonil KoA mutaz enzimlerinin etkisiyle sitrat döngüsünün ara ürünü olan süksinil KoA’ya çevrilir.

Yağ asitlerinin  oksidasyonu mitokondrilerden başka peroksizomlarda da gerçekleşir.

Yağ asitlerinin  oksidasyonu mitokondrilerden başka peroksizomlarda da gerçekleşir: -Peroksizomlarda 20-26 karbonlu veya dallı zincirli veya hidroksillenmiş yapıya sahip yağ asitleri okside edilir. -Yağ açil-KoA’ların peroksizoma girmeleri için karnitine gerek yoktur. -Yağ asitleri tümüyle asetil-KoA’ya yıkılmaz; zincir kısalması olur. -İşlem sırasında yüksek enerjili bağlar elde edilmez. -Enzimler farklıdır.

Yağ asitlerinin  oksidasyonu Yağ asitlerinin  oksidasyonu, mikrozomlarda gerçekleşir. Molekülün karboksil ucundan her seferinde 1 karbon ayrılır. KoASH ve yüksek enerjili fosfatlar oluşmaz. Her seferinde 1 NADH elde edilir ve 1 karbon eksik yağ asidi oluşur. Moleküler oksijen, demir ve vitamin C gereklidir. Beyinde fosfolipidlerin yıkılışında izlenebilmektedir; sfingolipid sentezi için gereklidir.

Yağ asitlerinin  oksidasyonu Yağ asitlerinin  oksidasyonu, birçok dokuda endoplazmik retikulumda, karaciğerde mikrozomlarda gerçekleşir. Moleküler oksijen, NADPH ve siptokrom P-450 gereklidir. Önce  karbonu oksitlenerek dikarboksilik asit oluşur; oluşan dikarboksilik asit de  veya  oksidasyonla yıkılır.