background image

1

 

 

Biochemistry

 

stage

  

nd

2

 

                                                                      Dr.Lamees Majid Al-Janabi

 

  

OXIDATION OF THE FATTY ACIDS 

       Fatty acids stored in adipose tissue, in the form of neutral TAG, serve 
as the body's major fuel storage reserve. TAGs provide concentrated stores 
of  metabolic  energy  because  they  are  highly  reduced  and  largely 
anhydrous. 

The entry of long chain fatty acids to the cell is mediated by fatty 

acid  binding  proteins.  The  fatty  acids  must  be  converted  into  active 
intermediates by a reaction with ATP before they can undergo any further 
metabolism.  Long-chain  fatty  acids  are  required  for  energy  production 
during the fasting state.

 

 

This is the only step in the fatty acid oxidation that requires ATP and 

it is irreversible step because the PPi is hydrolyzed by the pyrophosphatase 
enzyme to yield two inorganic phosphates.

  


background image

2

 

 

 

 

The subsequent steps in the oxidation of the fatty acids occur in the 

mitochondrial matrix. Since the mitochondrial membrane is impermeable 
to acyl-CoA, therefore a special mechanism is required for the transport of 
acyl-CoA from the cytoplasm to the mitochondrial matrix. This mechanism 
involves  a  compound  called 

Carnitine

,  and  the  process  is  known  as 

carnitine shuttle

.  

 

 

 

Medium chain fatty acids (shorter than 12 carbon atoms) can cross 

the mitochondrial membrane without the aid of carnitine, and even its entry 
to the cell does not require fatty acid binding proteins .  

Carnitine  could  be  obtained  either  from  the  diet  (meat  and  meat 

products) or by being synthesized inside the body (from amino acids lysine 
and methionine) through an enzymatic system found in the liver and the 
kidneys. 

The deficiency of carnitine

 occurs due to many reasons : 

-Could be congenital   
-Could occur in newborn babies (especially pre-mature) and this is due to 
immaturity  of  the  enzymatic  system  which  will  lead  to  inadequate 
synthesis of carnitine.  


background image

3

 

 

-Malnutrition and those on strictly vegetarian diet 
-Liver disease (because it is a main site for the synthesis).  
-Increased requirement to carnitine   
   *Pregnancy.  
   *Severe Infection.  
   *Severe Burns.  
   *Trauma.  
   *Hemodialysis.  

The  effect  of  carnitine  deficiency  is  decrease  in  the  ability  of 

oxidizing long chain fatty acids and this may lead to weight loss, fatty liver, 
and hypoglycemia.  

 
 

Beta oxidation pathway 

 

    The oxidation of the fatty acid will take place on the β carbon atom, so 
in each oxidation for (n carbon atoms)  fatty acyl CoA the product is acetyl 
CoA (two carbon atoms) and (n-2)  fatty acyl CoA, and it will also produce 
one FADH2 and one NADH.  
    The new fatty acyl CoA will undergo the same reaction again and again 
until all the carbon atoms are converted into acetyl-CoA. 

 


background image

4

 

 

 

 

The FADH2 and NADH formed from oxidation of the fatty acid that has 
even number of carbon atoms equal : 

 

( The number of Carbon atoms / 2 ) – 1  

ex.   Palmatic acid(16C)→   8 acetyl CoA+ 7 FADH2+ 7NADH   

 

 

 

 

 


background image

5

 

 

Oxidation of the Fatty Acids with Odd Number of C atoms:  

The β oxidation of the fatty acid chains that have odd number of carbon 
atoms will use the same reaction steps until the final three carbon acids are 
reached and they are called here propionyl-CoA. The propionyl-CoA will 
be converted into methyl-malonyl-CoA by a step that requires the use of 
one ATP. Then the methyl-malonyl-CoA will be converted into the final 
product which is the succinyl-CoA.

 

                                             

 

 


background image

6

 

 

OXIDATION OF UNSATURATED FATTY ACIDS: 

    Undergo the same sequence of reaction as saturated fatty acid until we 
reach to the double bond between carbon 3 & 4.Usually the configuration 
around the double bond is cis. In the saturated fatty acid we make a double 
bond between C2 & C3 but in the  unsaturated  fatty acid the  last double 
bond is found between C3 & C4 so we will transfer the double bond to put 
it  between  the  C2  &  C3  by  the  enzyme  Enoyl  CoA  isomerase.  This 
enzyme transfer the double bond and change the configuration from cis to 
trans. 

 

 

 


background image

7

 

 

After the  transforming of the  double  bond to C2-C3 position now 

the fatty acid will undergo the same reaction of β oxidation but it will not 
pass in the first step that yield the FADH2.{so the oxidation of unsaturated 
fatty acid with 16 carbon atom will give only 6 FADH2 and not 7 FADH2). 
So removal of acetyl CoA in this step will produce only 3ATP not 5ATP. 

 

PROBLEMS 

Q.1.    saturated  fatty  acid  contain  16  carbon  atom  {palmatic  acid}  how 
many the ATP produced after the oxidation of it ? 

Answer: by β oxidation pathway it will give: 

7 FADH2 and each FADH2 will give 2 ATP (so 7*2=14 ATP). 

7 NADH2 and each NADH2 will give 3ATP (so 7*3=21 ATP). 

8 acetyl CoA and each one will enter the citric acid cycle and give 12 ATP 
(so 8*12=96 ATP). 

14+21+96= 131 ATP. 

But we need 2ATP IN THIOKINASE REACTION thus the no. Of ATP 
131-2= 129 ATP produced from palmatic acid  

 

 

Q.2.  unsaturated  fatty  acid  contain  16  carbon  atom  how  many  the  ATP 
produced 

after 

the 

oxidation 

of 

it?  

Answer: by β oxidation 

6 FADH2 (so 6*2= 12 ATP). 

7 NADH2 (so 7*3=21 ATP). 

8 Acetyl CoA (so 8*12=96 ATP). 

12+21+96=129 ATP. 

129-2= 127 ATP. 


background image

8

 

 

Q.3.    saturated  fatty  acid  contain  17  carbon  atom  how  many  the  ATP 
produced after the oxidation of it? 

7 FADH2 ( 7x2=14 ATP). 

7 NADH2 ( 7x3= 21 ATP). 

7 Acetyl CoA ( 7x12= 84 ATP). 

14+21+84= 119 ATP. 

119-2 = 117 ATP. 

5  ATP from succinyl-CoA 

117+ 5=  122 ATP 

 

Q.4.  unsaturated  fatty  acid  contain  17  carbon  atom  how  many    ATP 
produced after its oxidation ? 
 
6 FADH2 (6x2=12 ATP). 
7 NADH2 (7x3=21 ATP). 

7 Acetyl CoA (7x12=84 ATP). 

12+21+84= 117 ATP. 

117-2= 115 ATP. 

5 ATP from succinyl-CoA 

115+ 5=  120 ATP

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Haider Abdullah
المشاهدات: لقد قام عضو واحد فقط و 65 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