22 脂肪酸的分解代谢

第28章、脂肪酸的分解代谢（p230）

本章重点：1、脂肪酸分解代谢过程，2、脂肪酸代谢的能量产生，3、脂肪酸分解脱氢，4脂肪酸分解代谢和糖酵解的关系。

本章主要内容：

一、脂肪的水解——脂酶的水解作用（细胞质中）

生物体内脂肪是由脂肪酶水解，在脂肪酶的催化下生成一分子甘油和三分子脂肪酸，脂肪酶的特点：主要作用于有酯键的化合物，不论脂肪来源于什么组织，不论脂肪酸碳链的长短，只要是酯键，脂肪酶就可以使其断裂，这就是酶的专一性即键专一性。

事实上，脂肪的水解不是一步完成的，而是分步完成，分步进行水解。第一步脂肪酶水解第一或第三全酯键，即α或α′酯键，如果第一步水解α-酯键，第二水解α′酯键，生成α和α′脂肪酸和甘油-酯，最后，β-位的脂肪酸在转移酶的催化下β-的脂肪酸转到α或α′位上，再在脂肪酶的作用下，脂肪酸水解下来，共生成三分子脂肪酸和一分子甘油，水解过程为：

脂肪（甘油三酯）水解的产物：一分子甘油和三分子脂肪酸。

二、甘油的转化

脂肪的水解产物甘油是联系脂肪代谢和糖代谢的重要化合物，它可以轩化成磷酸甘油醛进入糖代谢，其代谢过程为：

生成的磷酸2羟丙酮有两种去路：

1、DHAP可以进入EMP途径生成pyr，再经脱氢、脱羟生成乙酰COA，经TCA循环氧化

成CO2和H2O。

2、G-3-P可以与DHAP逆EMP途径在醛缩酶催化下生成F-1.6-P,继续转化成糖类。

甘油被彻底氧化以后可以生成多少molATP呢？首先总结氧化的部位：

①α-磷酸甘油脱氢，生成1molNADH·H+

②G-3-P生成1，3-DPG 1molNADH·H+

③Pyr脱氢 1molNADH·H+

④异柠檬酸脱氢1molNADH·H+

⑤α-酮戊二酸脱氢 1molNADH·H+

⑥平果酸脱氢 1molNADH·H+

⑦琥珀酸脱氢 1molFADH2

琥珀酰COA→琥珀酸

另外，甘油还可在代谢的过程中转化到蛋白质中去，如进入TCA后生成Pyr、OAA、α-Kg等可经转氨基作用生成Ala、Asp和Glu参与到蛋白质的合成中去。

三、脂肪酸的降解

脂肪酸的降解（分解）即氧化分解有几种形式，最重要的是β-氧化，其次是α-氧化和ω-氧化。

（一）β-氧化（线粒体内进行）

1、概念：脂肪酸的β-氧化作用是脂肪酸经一系列酶的作用，从α、β碳位之间断裂生

成1mol乙酰COA和比原来脂肪酸少两个碳原子的脂酰COA。

2、β-氧化过程：脂肪酸β-氧化的合成过程包括下列几个主要步骤：

1）活化或叫做脂酰COA的形成：脂肪酸首先与辅酶A缩合同时消耗一分子ATP，形成活化的脂酰COA，这步反应要消耗ATP的两个高能磷酸键。

第一步反应是在脂酰 COA合成酶的催化下进行的，活化了的脂酰COA借线粒体内膜两侧的肉毒碱脂酰COA转移酶的作用，进入线粒体内。

肉毒碱脂酰COA转移酶

脂酰COA++COA

肉毒碱的结构：

肉毒碱起携带脂肪酸酰基通过线粒体内膜的作用。

肉毒碱脂酰COA转移酶有两个同工酶，一是位于内膜外侧的肉毒碱脂酰COA转移酶I促进脂酰COA转化为脂酰肉毒碱从而移至膜内，进入膜内的脂酰肉毒碱又经内膜内侧的肉毒碱-脂酰COA转移酶Ⅱ的催化重新转变成脂酰COA。

脂酰肉毒碱可穿过内膜进到衬质

酶I：肉毒碱：脂酰COA转移酶（外侧）

酶Ⅱ：肉毒碱：脂酰COA转移酶（内侧）

2）脱氢：脂酰COA在脱氢酶的作用下，以NAD+作为氢体，在α及β碳上原子上各去一个氢原子，形成具有双键形式的α-β-烯脂酰COA。

3）加水：α、β-烯脂酰COA在烯脂酰COA水合酶的作用下，加水形成β-羟脂酰COA，α-位加H，β-位加羟基，生成β-羟脂酰COA，烯脂酰COA水合酶，可以作用于反式的烯脂酰COA生成L-羟脂酰，作用于顺式的烯脂酰COA只能生成D-型羟脂酰COA。

4）脱氢：β-羟脂酰COA在羟脂酰COA脱氢酶的作用下，以NAD+为受氢体，在β-碳原子上脱去两个氢原子形成β-酮脂酰COA。

5）硫解：β-酮脂酰COA在硫解酶的作用下，α、β-之间C-C键断裂生成乙酰COA和一个减少两个碳原子的脂酰COA。

到此为止，脂肪酸经活化、脱氢、加水、再脱氢、硫解5个步骤以后，从脂肪酸的的β-碳位上硫解下两个硫的乙酰CoA即是脂肪酸β氧化的全过程，剩下比原来少两个碳的脂酰CoA，对于偶数碳原子的脂肪酸来说，经多次β氧化都分解成为乙酰CoA，对于奇数原子的脂肪酸除了生成乙酰COA以外，还要生成1分子的丙酰COA。

3、脂肪酸β-氧化的酶

①脂酰COA合成酶EC、6、2、1、3

②脂酰COA脱氢酶EC、1、3、99、3

③烯脂酰COA水合酶EC、4、2、1、17

④羟脂酰COA脱氢酶EC、1、1、1、35

⑤乙酰COA乙酰移换酶（或β-酮酮脂酰COA硫解酶）EC、2、3、1、16

4、总结脂肪酸β-氧化有三个要点

1）脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗ATP分子的两个高能磷酸键。2）除脂酰COA 合成酶外，其余四种酶都属于线粒体酶。3）β-氧化作用包括：活化、脱氢、水合作用，再氧化脱氢和硫解5个步聚重复进行，使脂肪酸完全氧化成乙酰COA，以硬脂酸为例：由此可见一摩尔C18硬脂酸经8次β-氧化生成9mol乙酰COA

C16软脂酸经7次β-氧化生成8mol乙酰COA

C14豆蔻酸经6次β-氧化生成7mol乙酰COA

C12月桂酸经5次β-氧化生成6mol乙酰COA

以下类推

5．脂肪酸β-氧化的产物：①乙酰C O A、②少量丙酰COA、③FADH2和NADH·H+，十八碳的硬脂酸经8次β-氧化其产物是9molCH3COSC O A和8mol NADH·H+。

（一）（二）β-氧化产物的去路（即产物的转化间题）主要是乙酰COA。

1、1、乙酰C O A进入中心代谢途径：经三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O，在TCA循环过

程中有3分子NAD和1分子FAD被还原，分别生成三分子NADH·H+和1分子FADH2，在此主要讨论能量间题。

以C16脂肪酸为例：

①能量的生成：21+14+72+16+8=131molATP-1=130（活化消耗1个）

②CO2的生成：8mol乙酰COA经TCA循环生16molCO2

③H20的生成：共生成31分子NADH·H+、15分子FADH2，共消耗氧23分子，H经电子传

递与23分子氧结合成46分子H20。31分子NADH·H+经ETS生成93分子ATP，生成93分子H20。15分子FADH2经ETS生成30分子ATP，生成30分子H2O。

所以，棕榈酸经彻底氧化后生成的H2O=46+93+30=169分子H20，但每一次β-氧化烯脂酰COA生成羟脂酰COA需加进1分子H2O，所以棕榈酸净生成的H2O分子应该是169-7=162（H20）。

结论：棕榈酸经彻底氧化后生成了十六摩尔的CO2和162molH2O并提供130摩尔ATP的能量。