脂肪酸的β氧化

1、脂肪酸的-氧化肝和肌肉是進(jìn)行脂肪酸氧化最活躍的組織，其最主要的氧化形式是-氧化。此過程可分為活化，轉(zhuǎn)移，-氧化共三個(gè)階段。1活化脂肪酸活化和葡萄糖一樣，脂肪酸參加代謝前也先要活化。其活化形式是硫酯脂肪酰CoA，催化脂肪酸活化的酶是脂酰CoA合成酶(acyl CoA synthetase）?；罨笊傻闹oA極性增強(qiáng)，易溶于水；分子中有高能鍵、性質(zhì)活潑；是酶的特異底物，與酶的親和力大，因此更容易參加反應(yīng)。( 脂酰CoA合成酶：又稱硫激酶，分布在胞漿中、線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。 胞漿中的硫激酶催化中短鏈脂肪酸活化；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的酶活化長鏈脂肪酸，生成脂酰CoA，然后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)用于甘油三酯合成；而線

2、粒體膜上的酶活化的長鏈脂酰CoA，進(jìn)入線粒體進(jìn)入-氧化 )2脂酰CoA進(jìn)入線粒體催化脂肪酸-氧化的酶系在線粒體基質(zhì)中，但活化生成的長鏈脂酰CoA不能自由通過線粒體內(nèi)膜，要進(jìn)入線粒體基質(zhì)就需要載體( 肉毒堿（carnitine），即3-羥-4-三甲氨基丁酸 ) 轉(zhuǎn)運(yùn)。脂酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)過程：長鏈脂肪酰CoA和肉毒堿反應(yīng)，脂肪酰基與肉毒堿的3-羥基通過酯鍵相連接，生成輔酶A和脂酰肉毒堿。催化此反應(yīng)的酶為肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶（carnitine acyl transferase）。線粒體內(nèi)膜的內(nèi)外兩側(cè)均有此酶，系同工酶，分別稱為肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I和肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶。酶使胞漿的脂酰CoA轉(zhuǎn)化為輔酶A和脂肪酰肉

3、毒堿，后者進(jìn)入線粒體內(nèi)膜。位于線粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)的酶又使脂肪酰肉毒堿轉(zhuǎn)化成肉毒堿和脂酰CoA，肉毒堿重新發(fā)揮其載體功能，脂酰CoA最終由線粒體外進(jìn)入線粒體基質(zhì)，成為脂肪酸-氧化酶系的底物。長鏈脂酰CoA進(jìn)入線粒體的速度受到肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶和酶的調(diào)節(jié)，酶受丙二酰CoA抑制，酶受胰島素抑制。丙二酰CoA是合成脂肪酸的原料，胰島素通過誘導(dǎo)乙酰CoA羧化酶的合成使丙二酰CoA濃度增加，進(jìn)而抑制酶?？梢钥闯鲆葝u素對(duì)肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶和酶有間接或直接抑制作用。饑餓或禁食時(shí)胰島素分泌減少，肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶和酶活性增高，轉(zhuǎn)移的長鏈脂肪酸進(jìn)入線粒體氧化供能。3 脂肪酸反應(yīng)過程（脂酰CoA的-氧化）脂酰CoA在線粒體基

4、質(zhì)中進(jìn)入氧化要經(jīng)過四步反應(yīng)，即脫氫、加水、再脫氫和硫解，生成一分子乙酰CoA和一個(gè)少兩個(gè)碳的新的脂酰CoA。第一步脫氫（dehydrogenation）反應(yīng)：由脂酰CoA脫氫酶活化，輔基為FAD，脂酰CoA在和碳原子上各脫去一個(gè)氫原子生成具有反式雙鍵的，-烯脂肪酰輔酶A。第二步加水（hydration）反應(yīng)：由烯酰CoA水合酶催化，生成具有L-構(gòu)型的-羥脂酰CoA。第三步脫氫反應(yīng)：在羥脂肪酰CoA脫飴酶（輔酶為NAD+）催化下，-羥脂肪酰CoA脫氫生成酮脂酰CoA。第四步硫解（thiolysis）反應(yīng)：由酮硫解酶催化，-酮酯酰CoA在和碳原子之間斷鏈，加上一分子輔酶A生成乙酰CoA和一個(gè)少兩個(gè)

5、碳原子的脂酰CoA。上述四步反應(yīng)與TCA循環(huán)中由琥珀酸經(jīng)延胡索酸、蘋果酸生成草酰乙酸的過程相似，只是-氧化的第四步反應(yīng)是硫解，而草酰乙酸的下一步反應(yīng)是與乙酰CoA縮合生成檸檬酸。長鏈脂酰CoA經(jīng)上面一次循環(huán)，碳鏈減少兩個(gè)碳原子，生成一分子乙酰CoA，多次重復(fù)上面的循環(huán)，就會(huì)逐步生成乙酰CoA。從上述可以看出脂肪酸的-氧化過程具有以下特點(diǎn)：首先要將脂肪酸活化生成脂酰CoA，這是一個(gè)耗能過程。中、短鏈脂肪酸不需載體可直接進(jìn)入線粒體，而長鏈脂酰CoA需要肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn)。-氧化反應(yīng)在線粒體內(nèi)進(jìn)行，因此沒有線粒體的紅細(xì)胞不能氧化脂肪酸供能。-氧化過程中有FADH2和NADH+H+生成，這些氫要經(jīng)呼吸鏈傳遞給

6、氧生成水，需要氧參加，乙酰CoA的氧化也需要氧。因此，-氧化是絕對(duì)需氧的過程。脂肪酸生理意義1 脂肪酸-氧化是體內(nèi)脂肪酸分解的主要途徑，脂肪酸氧化可以供應(yīng)機(jī)體所需要的大量能量，以十六個(gè)碳原子的飽和脂肪酸軟脂酸為例，其-氧化的總反應(yīng)為：CH3(CH2)14COSCoA+7NAD+7FAD+HSCoA+7H2O8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H+?7分子FADH2提供72=14分子ATP，7分子NADH+H+提供73=21分子ATP，8分子乙酰CoA完全氧化提供812=96個(gè)分子ATP，因此一克分子軟脂酸完全氧化生成CO2和H2O，共提供131克分子ATP。軟脂酸的活化過程消耗2克分子ATP，所以一克分子軟脂酸完全氧化可凈生成129克分子ATP。脂肪酸氧化時(shí)釋放出來的能量約有40%為機(jī)體利用合成高能化合物，其余60%以熱的形式釋出，熱效率為40%，說明機(jī)體能很有效地利用脂肪酸氧化所提供的能量。2 脂肪酸-氧化也是脂肪酸的改造過程，機(jī)體所需要的脂肪酸鏈的長短不同，通過-氧化可將長鏈脂肪