В основе современных представлений о механизме окисления жирных кислот лежит теория, предложенная Ф.Кноопом в 1904 г. Им было экспериментально доказано, что молекулы жирной кислоты распадаются постепенно, укорачиваясь на 2 углеродных атома. Эта теория получила название теории -окисления, потому что окислению всегда подвергается второй от карбоксила углеродный атом (находящийся, следовательно, в -положении.
В настоящее время установлено, что окислению жирных кислот в тканях предшествует их активация — взаимодействие с коферментом А в присутствии АТФ. Следствием этого является образование ацильного производного жирной кислоты, обладающего макроэргической связью:
Активированная жирная кислота (ацил-КоА) дегидрогенируется, вследствие чего возникает двойная связь между атомами углерода. Реакция катализируется ферментами, представляющими собою флавопротеиды (ФлП), содержащие в качестве простетической группы ФАД.
Затем по месту образования двойной связи, под влиянием фермента эноил-гидратазы, происходит присоединение молекулы воды (гидратация):
Образующий -гидроксиацилКоА подвергается второму дегидрогенированию, осуществляемому ферментом р-оксиацилдегидрогеназой, причем акцептирование водорода осуществляется его коферментом — окисленным НАД:
Продукт этой реакции — кетоацилКоА расщепляется с одновременным присоединением новой молекулы КоА к укороченной на 2 атома углерода жирной кислоте:
В результате этой реакции образуются ацетилКоА и новый жирный ацилКоА, содержащий на два углеродных атома меньше, чем исходная жирная кислота. Он, в свою очередь, может подвергаться описанным выше превращениям, так что в конечном итоге вся углеродная цепь жирной кислоты распадается на двууглеродные фрагменты ацетилКоА.
Образовавшийся при окислении жирных кислот ацетилКоА включается в цикл трикарбоновых кислот, где остаток уксусной кислоты окисляется до С02 и Н20, а КоА, освобождаясь, может вступать в конденсацию с новой молекулой жирной кислоты. При оксилении 1 молекулы ацетилКоА образуется 12 молекул АТФ. Кроме того, восстановленные ФАД и НАД, акцептирующие водород при дегидрогенированиях жирных кислот, окисляются в дыхательной цепи. При этом соответственно образуются 2 и 3 молекулы АТФ. В сумме полное окисление 1 двухуглеродного фрагмента любой жирной кислоты дает 17 молекул АТФ. Следовательно, при полном окислении 1 молекулы высокомолекулярной жирной кислоты, например пальмитиновой, образуется (8x17) 136 молекул АТФ. Из них 1 молекула расходуется на активацию жирной кислоты в самом начале процесса окисления.