第28章脂肪酸的分解代谢

脂肪酸首先在线粒体外或细胞质中被活化，形成脂酰 CoA，然后进入线粒体或在其它细胞器中进行氧化。 在 脂酰CoA合成酶(硫激酶) 催化下，由ATP提供能 量，将脂肪酸转变成脂酰CoA：

O 脂 酰 C oA合 成 酶 RCH2CH2CH2COOH + ATP RCH2CH2CH2C AMP + PPi O RCH2CH2CH2C AMP ＋ CoASH O RCH2CH2CH2C SCoA + AMP
ω-氧化加速了脂肪酸的降解速度。
㈣ 不饱和脂肪酸的氧化分解
烯脂酰COA 水合酶
O OH CH3(CH2 )7CH2C-CH2-C-SCOA H
=
5次β-氧化
O 6CH3-C-SCOA =
能量计算？9乙酰-CoA、8NADH+8H+、7FADH2
9×10ATP+8 ×2.5ATP+7 ×1.5ATP=130.5ATP
硫解酶
在严重饥饿或 胰岛素水平过 低时，草酰乙酸
缺少，则乙酰-COA 水平升高——丙酮 中毒；酸中毒
HMGCOA 合酶
乙酰-COA+H2O COA-SH
CO2
自动
HMGCOA 裂解酶 乙酰-COA
丙酮
D - -羟丁酸脱氢酶 NADH+H+ NAD+ 乙酰乙酸
D - -羟丁酸
一般情况：乙酰乙酸在肌肉线粒体中的分解
H 2O
R2COOH
单酰甘油脂肪酶
CH2OH HCOH CH2OH - -
第一步为限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪 酶存在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体 及乙醛酸循环体中。
酯酶
它催化单酰甘油、胆固醇酯和维生素A分子中的酯键。如 胆固醇酯酶水解胆固醇酯产生胆固醇和脂肪酸。
磷脂酶A2
一、脂质的消化、吸收和传送 CH2-O-CO-R1
甘油三脂的分子结构
CH-O-CO-R2 CH2-O-CO-R3
甘油三酯 / 三脂酰甘油 triglyceride, TG / triacyl glycerol, TAG
甘油二酯 Diglyceride, DG 甘油一酯 Monoglyceride, MG 甘油部分可来自食物﹑脂肪分解和糖代谢。 脂肪酸部分可来自机体自身合成（饱和脂肪酸 或单不饱和脂肪酸）或来自食物（特别是 某些不饱和脂肪酸，如必需脂肪酸） 。
脂酰肉碱转移酶fa分解限速酶线粒体外膜脂酰肉碱转移酶同工酶线粒体内膜l羟三甲氨基丁酸ffacoaatpampppi脂酰coa肉碱脂酰肉碱肉碱移位酶脂酰肉碱转移酶i脂酰coacoa肉碱脂酰肉碱脂酰coa合成酶脂酰肉碱转移酶肉碱脂酰肉碱脂酰肉碱脂酰coa氧化coa线粒体内膜线粒体外膜线粒体基质长链脂酰coa进入线粒体的机制细胞质3氧化的反应历程偶数c原子?脂肪酸的活化氧化脱hpirch2ch2ch2coohcoashatpampppi脂酰coa合酶硫激酶rch2ch2ch2coscoa脂酰coafadfadh2脂酰coa脱h酶3种rch2cccoscoa2反式烯脂酰coaoh水合氧化脱h烯脂酰coa水合酶rch2chch2coscoal羟脂酰coanadnadhhl羟脂酰coa脱h酶rch2cch2coscoa酮脂酰coaorch2cch2coscoaocoash酮脂酰硫解酶3种orch2cscoach3cscoao少2个c的脂酰coa?以16c的脂肪酸软脂酸为例经过7次循环产生7个nadh7个fadh28分子乙酰coa
=
RCH2-C～SCOA+ CH3-C～SCOA
（ 少2个C的脂酰COA）
结小
β-氧化的反应历程
RCH2CH2COOH RCH2CH2CO～SCOA
（脂酰COA）
中长链脂酰COA脱H酶 缺陷症
牙买加呕吐病： 一种浆果内含降 糖氨基酸，其代谢 物抑制该酶
脂酰COA脱H酶（3种）
H RC=CCO～SCOA H （△2反式烯脂酰COA）
甘油三脂在动物的饮食脂肪中及作为能量代谢的主要贮存形式 中约占90%，脂肪完全氧化成CO2和H2O所放出的能量比蛋白质和 糖类要高出2倍以上。 表 食物成分含有的能量
成分 糖类 脂肪 蛋白质
kJ· g-1干重 16 37 17
（一）
脂 肪 的 消化
脂肪的消化发生在脂质-水界面上，需要肝脏产生的胆汁 盐和磷脂酰胆碱做乳化剂。脂肪的消化开始于胃（胃脂肪酶）， 主要消化在小肠中，由胰脏分泌的脂肪酶完成，需要催化作用 辅脂肪酶。此外酯酶和磷脂酶也参与消化作用。
脂肪酶
脂肪 O= - 脂肪酶 O= O= 甘油+脂肪酸 O= O=
CH2-O -C-R1 CH2-O -C-R1 H2O R3COOH R2-C-O-CH R2-C-O-CH 三酰甘油脂肪酶 CH2OH CH2-O -C-R3
- -
H 2O
R1COOH
二酰甘油脂肪酶
CH2OH R2-C-O-CH CH2OH O= - -
（脂酰COA）
氧化脱H
FAD
脂酰COA脱H酶 （3种）
RCH2C=CCO～SCOA
水合
氧化脱H
（△2反式烯脂酰COA） OH 烯脂酰COA水合酶
RCH2CH-CH2CO～SCOA
（L-β- 羟脂酰COA） O
-
NAD+
NADH+H+
L-β- 羟脂酰COA脱H酶
RCH2C-CH2CO～SCOA
（β- 酮脂酰COA）
2. 反 应 历 程（12C以下）
NADPH+H+ NADP+

CH3 ( CH2 )n COOH
混合功能氧化酶
HOCH2 ( CH2 )n COOH
NAD(P)+ NAD(P)H+H+ 醇 酸 脱 氢 酶
HOOC ( CH2 )n
从脂肪酸两端进行β-氧化（海洋中浮游细菌降解海面浮油）
酸降解为乙酰-CoA；②乙酰-CoA 经柠檬酸循环氧化成CO2； ③从还原的电子载体到线粒体的电子传递。

饱和脂肪酸的氧化分解 β-氧化作用 α-氧化作用 ω-氧化作用 不饱和脂肪酸的氧化分解
单不饱和脂肪酸的氧化分解 多不饱和脂肪酸的氧化分解

奇数C原子脂肪酸的氧化分解
㈠


饱和脂肪酸的β-氧化作用
概念
脂肪酸的β -氧化作用
能量计算 乙醛酸循环 乙醛酸循环的生物学意义 乙酰COA的可能去路

1. 概
念
饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β
位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原 子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来 少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的 脂肪酸氧化过程称为β-氧化.
甘 油 的 氧 化 分 解 与 转 化

CH2OH ATP ADP+Pi HCOH 甘油激酶 CH2OH CH2OH NAD+ NADH +H+ HCOH 磷酸甘油脱氢酶 CH2O-P CH2OH C=O CH2O-P
1分子甘油彻底 氧化分解产生的能量？
CO2+H2O
TCA
糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。
10ATP
10×8=80ATP
第一步消耗了2个高能磷酸键，所以应为108-2=106,129个高能磷酸键。 当软脂酸氧化时，自由能变化为-2340千卡／摩尔，ATP水解生 成 ADP+Pi时，自由能变化为-7.30千卡／摩尔。 o 7.3×106 ×100%≈33% (40%) 2340

所以软脂酸在β-氧化时能量转化率,约为33%（40%）
植烷酸的代谢

RCH2CH2C COOH OOH
H2 O2 脂肪过氧化物酶
RCH2- CH- COOH OOH
-
（α-氢过氧脂肪酸）
CO2
RCH2COOH
（少一个C的脂肪酸） 醛脱氢酶
RCH2- C- H O
=
α-氧化对于降解支链脂肪酸、奇数脂肪 酸或过分长链脂肪酸有重要作用。
（少一个C的脂肪醛）
第28章
脂肪的分解代谢
脂类：脂肪及类脂的总称，是一类不溶于水而易溶于
有机溶剂，并能为机体所利用的有机化合物。
脂类的分类：
脂肪（甘油三酯TG） 是体内储存能量的
fat (triglyceride) 主要形式（可变脂）
脂类
lipids
胆固醇（cholesterol, Ch） 类脂 胆固醇酯（cholesterol ester, ChE） 细胞膜等结构的 重要组分(基本脂) lipoid 磷脂(phospholipid, PL) 糖脂（glycolipid, GL）
=
硫解断裂
O COASH 酮脂酰硫解酶 （3种） O O
=
=
RCH2C-CH2CO～SCOA
以16C的脂肪酸（软脂酸）为例，经过7次循环， 产生7个 NADH，7个FADH2， 8分子乙酰COA。
NADH和FADH2进入呼吸链 NADH FADH2 3 (2.5ATP) 2 (1.5ATP)
动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到 肝细胞中进行氧化分解。
- -
- -
- -
磷酸酯酶
异糖 磷 构 酸 酶 丙
葡萄糖 CH3 C=O COOH
糖异生
EMP
乙酰COA
CHO CHOH CH2O-P
- -
- -
二
脂肪酸的氧化分解
脂肪酸彻底氧化为CO2和H2O可分为三个步骤：①长链脂肪
L- 羟 - - 三甲氨基丁酸
2、机理： 脂酰肉碱转移酶Ⅰ－ FA分解限速酶（线粒体外膜） 脂酰肉碱转移酶Ⅱ－同工酶（线粒体内膜）
ATP + CoA AMP+PPi FFA
脂酰 CoA 合成酶
细胞质
脂酰CoA
脂酰肉碱 转移酶 I
线粒体外膜
脂酰-CoA
CoA
肉碱 脂酰肉碱
脂酰肉碱 转移酶Ⅱ
肉碱/脂酰 肉碱肉碱 移位酶
单加氧酶（α-羟 化酶），Fe2+，抗 坏血酸
RCH2COOH
R-CH-COOH OH （L-α-羟脂肪酸）
NAD+
NADH+H+
脱 氢 酶
RCOOH+CO2
（少一个C原子）
ATP，NAD+， 抗坏血酸 脱羧酶
R-C-COOH O （α-酮脂酸）
=
书中植烷酸的例子
哺乳动物将绿色蔬菜的叶绿醇氧化为植烷酸 α-氧化 降植烷酸 氧化
线粒体内膜
肉碱 CoA 脂酰肉碱 脂酰-CoA
脂酰肉碱 β-氧化 线粒体基 质
长链脂酰CoA进入线粒体的机制
(3) β-氧化的反应历程（偶数C原子）

脂肪酸的活化
COA-SH+ATP AMP+PPi 脂酰COA合酶 （硫激酶） FADH2
Pi
RCH2CH2CH2COOH
RCH2CH2CH2CO～SCOA
总反应：
（2）脂酰CoA转运入线粒体
对于动物来说， β-氧化在线粒体基质中进行，而脂 肪酸第一步活化在细胞质中，10个碳原子以下的脂酰-CoA 很容易穿过线粒体内膜，但10个碳原子以上的脂酰CoA不 能进入线粒体，后面的步骤发生在线粒体中，所以涉及特 殊的 转运机制来帮助跨膜。
1、载体－肉碱（carnitine） 1）结构： L-(CH2)3N+CH2CH(OH)CH2COOL- 羟 - - 三甲氨基丁酸 2）部位: 线粒体膜 3）功能：运载脂酰CoA进入线粒体
可水解磷脂产生溶血磷脂和脂肪酸
（一）
脂 肪 的 吸收
游离脂肪酸、胆固醇和甘油-2-单酯等脂解产物经胆汁盐（胆 酸、甘氨胆酸和牛磺胆酸）乳化被动扩散进入小肠上皮黏膜细胞。 它们在细胞内光滑内质网内重新酯化形成含三脂酰甘油，后者和 蛋白质形成乳糜微粒。进入血液，再经淋巴系统进入各个组织。 小分子脂肪酸由于水溶性较高，可不经过淋巴系统而直接渗 入门静脉血液中。 乳糜微粒中的三脂酰甘油在脂蛋白脂肪酶作用下，水解为游 离脂肪酸和甘油，游离脂肪酸可被组织吸收，甘油进入肝、肾进 一步代谢。 贮存在脂肪组织内的三脂酰甘油在三脂酰甘油脂肪酶作用下 水解为游离脂肪酸和甘油。游离脂肪酸进入血液，和清蛋白形成 复合体。
乙 酰 COA 的 可 能 去 路
TCA CO2+H2O+能量 乙醛酸循环 糖异生 糖 脂肪酸、固醇等合成的原料 在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰 乙酸、D--羟丁酸和丙酮（酮体）。

在动物肌肉中乙酰COA可以进入TCA。

在动物肝、肾的线粒体内乙酰COA进入酮体的合成：
乙酰-COA COA-SH
㈢ 饱和脂肪酸的ω-氧化作用
（12C以下的脂肪酸）
在动物体内，12碳以上的脂肪酸 是通过β-氧化进行分解作用；存在的 少量的少于12碳的脂肪酸可在微粒体 中经ω-氧化作用分解，其在脂肪酸分 解代谢中不占主要地位。
1. 概

念
脂肪酸在酶催化下，其ω碳（末端甲基C）原 子发生氧化，先生成ω-羟脂酸，继而氧化成 α,ω-二羧酸的反应过程，称为ω-氧化。
+
-酮酯酰COA转移酶
+
-氧化
TCA
㈡ 饱和脂肪酸的α-氧化作用
1. 概

念
脂肪酸在一些酶的催化下，其α-C原子发 生氧化，结果生成一分子CO2和较原来 少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用 称为α-氧化。

RCH2CH2 COOH
RCH2COOH+CO2
2.
α-氧化的可能反应历程
O2，NADPH+H+
-
-
继续β-氧化
O O OH （L-β- 羟脂酰COA） O
-
R-C～SCOA+ CH3-C～SCOA
=
= =
RCH-CH2CO～SCOA
RC-CH2CO～SCOA
（β- 酮脂酰COA）
3. 能 量 计 算
o o o
以16C的软脂酸为例 8乙酰COA 彻底氧化 TCA 7FADH2 1.5×7=10.5ATP 7NADH+7H+ 2.5×7=17.5ATP 108 (131)ATP
R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH
脂肪酸的分解发生在原核生物的细胞质及真核生物 的线粒体基质中。
饱和脂肪酸β-氧化的实验证据： 1904年，F.Knoop的标记实验：
实验前提：已知动物体内不能降解苯环 实验方案：用苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物

马尿酸
苯乙尿酸
2.
脂肪酸的β-氧化
（1）脂肪酸的活化