background image

                                              

Fatty Acid Oxidation  

  

● Fatty acid oxidation is the major source of energy for ATP synthesis    
    specially during fasting . 

● The body oxidizes more fatty acids each day than any other fuel ; 540   
    calories are used in a 12-hour period in the basal state versus 280  
    calories of glucose or 80 calories of amino acids .  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

● During fasting , adipose triglycerides (stored fat) are mobilized by a  
    process known as Lipolysis ; triglycerides are hydrolyzed by the enzyme 

  

    hormone–sensitive lipase into free fatty acids & glycerol which are   
    released into the blood . The hormones glucagon , epinephrine & ACTH   
    activate this enzyme while it is inhibited by insulin . Thus , lipolysis is  
    accelerated during starvation and in uncontrolled diabetes mellitus . 
 

● The fatty acids released during fasting spare glucose for use by brain and   
    other glucose-dependent tissues . 
 
 

● Fatty acid oxidation is aerobic process and are oxidized mainly in 

   mitochondria by a process known as β-oxidation (major pathjway) . This   
    process generates acetyl CoA and energy (ATP) ; oxidation of the acetyl     


background image

    CoA in the TCA cycle produces additional ATP . 
 
   
      
 

● The liver during fasting , only partially oxidize most of the fatty acids into   
    acetyl CoA  to obtain energy ; much of the acetyl CoA is then converted   
    within the mitochondria to the ketone bodies which are released into the   
    blood . 

 

■ ơ–oxidation of saturated fatty acids 

: involves 3 steps : 

I. 

Activation : 

        

● Fatty acids must be activated before they can be oxidized ; they  

           are activated by ATP in two step reaction catalyzed by the enzyme   
         thiokinase to form fatty acyl CoA ; two ATP are consumed in the 
activation process .  

 
  
 
 
 
 
 

 

 

     II.    Transport into mitochondria ( Carnitine cycle ) : 
              

● Activated long chain fatty acids ( Acyl CoA ) require Carnitine   

                  to be transported into mitochondria for oxidation .  
 
  
              

● The enzyme carnitine acyltransferase-I ( CAT-I ) present on the   

                  outer surface of the   mitochondrial membrane , transfers  
                  acyl group of activated fatty acids (acyl CoA) to carnitine forming   
                  acyl carnitine . 
 
               

● Translocase ( a mitochondrial membrane protein ) carry the  

                acyl carnitine across the inner membrane into the matrix .  
 


background image

               

● carnitine acyltransferase-II ( CAT-II )  present in the matrix   

                 transfers the acyl group from acyl carnitine  
                 and acyl CoA

 is reformed ; carnitine returns to the cytosol by the   

                 same translocase . 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                   

-

 

Carnitine cycle - 

 
                                                                                                                                            

    III.    Reactions of 

ơ–oxidation :  

 
           

● Beta oxidation involves repeated rounds ( spirals ) of four  

              metabolic reaction steps . In each round of four reactions , two   
              carbons are removed from the carboxyl end     
              and released as acetyl CoA . 
         . 
             
         

● The acetyl CoA molecules produced during β-oxidation may enter  

               the citric acid cycle and oxidized completely to generate ATP . 

           

 ơ–oxidation is so named since the pathway involves  oxidation of     

              the 

β-carbon (carbon 3) of the fatty acid chain to a keto group .  

 
        1

st

 reaction : first oxidation :  

            

●  One molecule of FADH

2

 produced .  

 


background image

               

  

 
        2

nd

 reaction : hydration :    

 
        3

rd

 reaction : second oxidation :  

                One molecule of NADH   is produced .  
  

 

        4

th

 reaction : cleavage :  

              The enzyme thiolase breaks the bond between 

Ơ- & ơ- carbons . The   

               products are acetyl CoA and a fatty acyl CoA which is two carbon   
               shorter than the original fatty acid .  
                 

 
                                                                                                                                             
 
 
 
 
      


background image

                                                                                                     
                                                                                                                                             
 
                                                                                                                                                                 

 
 


background image

ENERGETICS : 

ATP generated from beta-oxidation of Palmitic acid ( C-16 ) : 
 

● One molecule of Palmitic acid which has 16 carbons is cleaved in 7 rounds   
    

of β-oxidation producing 7 FADH

2

 ,7 NADH and 8 acetyl CoA . 

      7 FADH

2

  X   2        = 14 ATP     

      7 NADH   X   3        = 21 ATP     
      8 acetyl CoA  X 12  = 96 ATP 

● One molecule of palmitic acid , therefore , generates a total of 131 ATP . 

● Activation of one molecule of palmitic acid require 2 high energy bond   
    equivalent of 2 ATP . 

 Therefore , the net energy yield from complete oxidation of one molecule of   
    palmitic acid is  equal to   131 

– 2  = 129 ATP . 

 

Fat versus Carbohydrate :  

A second advantage for the body to store excess energy as fat rather than  
as glycogen is that more energy is obtained from fat oxidation than from 
carbohydrate ( glucose) oxidation . This is so as follows:  
   

● Sum of two molecules of glucose contain same number of carbon atoms  

      as one molecule of Lauric acid (12carbons) . 
   

● β –oxidation of one molecule of lauric acid produces 6 molecules of  

      acetyl CoA in 5 rounds and will generate a net of 95 ATP : 
 
                    5 FADH

2

  X   2      = 10 ATP   

                    5 NADH   X   3      = 15 ATP                                          
                    6 acetyl CoA X 12 = 72 ATP  
                    Total ATP generated  = 97 ATP 
                    2 ATP used in activation  
                    Net yield  = 97 

– 2 = 95 ATP . 

   

 ● On the other hand , oxidation of one molecule of glucose generates 38   

        ATP(glycolysis +TCA) .  
    

● Oxidation of two molecules of glucose generates 72 ATP . 

    

● Therefore , body gets less ATP from glucose than from fat . 

   

                                                                            0                                                                

 

 

 


background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 


background image

 
 
 
 

 

 

 

 
                                                                                                                                              

 

 

 

 

 

 
 
 
 
                                                 

                                                                                                                                            

                                                                                                     

                                                                    

 

 

 

 

 
 

  

              ******************************** 

 

 
 
 

                                                                                                                                            

 
                                           
                                                         
                                                  
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 105 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل