生物化學(xué)：脂肪酸的分解代謝

第二十八章

脂肪酸的分解代謝脂肪的生理功能生物膜的結(jié)構(gòu)組分：磷脂、糖脂糖蛋白的膜定位儲(chǔ)能物質(zhì)、燃料分子（氧化時(shí)每克可釋放出38.9kJ的能量，每克糖和蛋白質(zhì)氧化時(shí)釋放的能量?jī)H分別為17.2kJ和23.4kJ。）信號(hào)傳導(dǎo)：激素、胞內(nèi)信使一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送（一）脂肪的消化發(fā)生在脂質(zhì)-水界面處場(chǎng)所：胃、小腸上皮細(xì)胞酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（輔脂酶）、磷脂酶、膽固醇脂酶增加表面積、乳化作用膽固醇核膽汁鹽-COOH膽酸膽酸-Gly甘氨膽酸?；悄懰酧=—O=—CH2—O—C—R1R2—C—O—C—HCH2—O—C—R3O=R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，R2多是不飽和的。甘油三酯（triacylglycerol）非極性化合物無水狀態(tài)存儲(chǔ)甘油磷脂

CH

R2C

CHPCH2P-XCR1X=–H磷脂酸

（PA）

X=–CH2–

CH2–

N+(CH3)3磷脂酰膽堿X=–CH2–

CH–NH2磷脂酰絲氨酸COOH–ooooooCH2OO（二）脂肪的吸收

小腸小腸上皮細(xì)胞脂肪或肌肉細(xì)胞血管信號(hào)作用、被LPL識(shí)別chylomicronparticle

乳糜微粒膽固醇磷脂膽固醇酯三酰甘油酯將脂從小腸上皮細(xì)胞運(yùn)到毛細(xì)血管中LPL水解三酰甘油（三）脂肪的水解（脂肪的動(dòng)員）（饑餓等狀況下）脂肪酶為激素敏感腎上腺素、去甲腎上腺素、胰高血糖素激活胰島素抑制Glycolysis

脂肪

脂肪酶甘油+脂肪酸CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH--CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=

H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=---CH2OHHCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=--H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH單酰甘油脂肪酶--限速步驟，磷酸化的脂肪酶有活性，動(dòng)物的脂肪酶存在于脂肪細(xì)胞中，而植物的脂肪酶存在脂體、油體及乙醛酸循環(huán)體中。（四）甘油的氧化分解與轉(zhuǎn)化動(dòng)物的脂肪細(xì)胞中無甘油激酶，則甘油需要經(jīng)血液運(yùn)到肝細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解。CH2OHHCOHCH2OH--

ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P--磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶CH2OHC=OCH2O-P--異構(gòu)酶磷酸丙糖CHOCHOHCH2O-P--糖異生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH--乙酰COATCACO2+H2O

糖代謝與脂代謝通過磷酸二羥丙酮聯(lián)系起來。甘油可生糖，但脂肪酸幾乎不能生糖二、脂肪酸的氧化場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)（真核）細(xì)胞溶膠（原核）（一）脂肪酸的活化脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞，在胞漿中被活化，形成脂酰CoA脂肪酸硫激酶脂酰腺苷酸無機(jī)焦磷酸酶水解

高能化合物（二）脂酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體10碳以上的脂酰CoA不能透過線粒體內(nèi)膜肉毒堿(3-羥基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA載體脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶Ⅰ脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶Ⅱ（三）脂肪酸的β氧化脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行

氧化反應(yīng)歷程：脫氫、水化、再脫氫和硫解反應(yīng)產(chǎn)物：釋放出1分子乙酰CoA

比原脂酰CoA少2個(gè)碳脂酰CoAababFranzKnoop’slabelingExperiments(1904):fattyacidsaredegradedbyoxidationattheβCarbon.

βoxidation①脂酰CoA脫氫氧化在脂酰CoA脫氫酶的催化下，在

-和

-碳原子上各脫去一個(gè)氫原子，生成反式

,

-烯脂酰CoA，氫受體是FAD。②水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，

,

-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-

-羥脂酰CoA。③再脫氫在

-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫氫生成

-酮脂酰CoA。反應(yīng)的氫受體為NAD+。此脫氫酶具有立體專一性，只催化L(+)-

-羥脂酰CoA的脫氫。④硫解在

-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。

β氧化檸檬酸循環(huán)電子傳遞黃素蛋白(四)

脂肪酸

-氧化產(chǎn)生的能量軟脂酸（16碳）經(jīng)7次

-氧化生成：8個(gè)乙酰CoA（10）807分子FADH

（1.5）10.57分子NADH（2.5）17.5活化消耗1分子ATP中兩個(gè)高能磷酸鍵108個(gè)ATP106個(gè)ATP脂肪酸

-氧化的生理意義為機(jī)體提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA還可作為脂肪酸和某些AA的合成原料產(chǎn)生大量的水可供陸生動(dòng)物對(duì)水的需要在植物體內(nèi)，脂肪酶主要存在脂體、油體以及乙醛酸循環(huán)體中。油料種子萌發(fā)時(shí)，脂肪酸β-氧化就是在乙醛酸循環(huán)體內(nèi)進(jìn)行的。乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義可看成TCA循環(huán)的一條支路（琥珀酸可進(jìn)入TCA）蘋果酸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)可進(jìn)行再氧化草酰乙酸糖異生糖（油料種子萌發(fā)時(shí)脂肪轉(zhuǎn)變成糖）對(duì)于某些植物、微生物，乙酸、乙酸鹽、乙酰COA等成為賴以生存的細(xì)胞原料三、不飽和脂肪酸的氧化場(chǎng)所：線粒體脂肪酸活化與轉(zhuǎn)運(yùn)同飽和脂肪酸（一）單不飽和脂肪酸異構(gòu)酶（二）多不飽和脂肪酸異構(gòu)酶、還原酶油酰CoAΔ3-順-12-烯酰CoA烯酰CoA異構(gòu)酶Δ2-反-12-烯酰CoA單不飽和脂肪酸的分解烯酰CoA異構(gòu)酶烯酰CoA還原酶（三）奇數(shù)碳原子脂肪酸氧化丙酰CoA羧化酶生物素D-甲基丙二酰CoA消旋酶甲基丙二酰CoA變位酶輔酶B12奇數(shù)碳原子FA的氧化脂酰CoA脫氫酶不能作用丙酰CoA丙酰CoA+ATP+CO2

甲基丙二酸單酰CoA+ADP+Pi丙酰CoA羧化酶生物素甲基丙二酸單酰CoA變位酶琥珀酰CoA，進(jìn)入TCAVB12丙酸代謝的一條途徑丙酸的來源反芻動(dòng)物胃中碳水化合物酵解產(chǎn)生大量丙酸某些氨基酸降解（如ValIle）產(chǎn)生丙酸脂肪酸的降解

所以丙酸代謝非常重要氰鈷胺素咕啉環(huán)二甲基苯并咪唑核苷酸5‘脫氧腺苷5‘脫氧腺苷鈷胺素甲基鈷胺素vv

脂酰CoA脫氫酶烯酰CoA水合酶羥脂酰CoA脫氫酶酮脂酰CoA硫解酶異構(gòu)酶多功能蛋白(四)脂肪酸的α氧化植烷酸降植烷酸β位甲基取代-氧化位阻α羥化酶丙酰CoA

-氧化FA的

-碳被氧化成羥基，生成

-羥基酸

-羥基酸進(jìn)一步脫羧、氧化轉(zhuǎn)變成少一個(gè)碳原子的脂肪酸（五）脂肪酸的ω氧化中長(zhǎng)鏈脂肪酸

-氧化中長(zhǎng)鏈FA碳鏈末端（

）碳原子先被氧化形成二羧酸（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）二羧酸進(jìn)入線粒體從分子任何一端進(jìn)行

-氧化最后生成的琥珀酰CoA可直接進(jìn)入TCA（一）乙酰COA的可能去路TCACO2+H2O+能量乙醛酸循環(huán)糖異生糖（僅限于乙醛酸體脂肪酸、固醇等合成的原料在動(dòng)物肝、腎臟中有可能產(chǎn)生乙酰乙酸、D--羥丁酸和丙酮（酮體）。四、酮體代謝（二）在動(dòng)物肝、腎的線粒體內(nèi)乙酰CoA進(jìn)入酮體的合成（正常代謝）糖代謝受阻，草酰乙酸供給不夠乙酰CoA積累丙酮乙酰乙酸D-β-羥丁酸（三）酮體在肝外組織中的利用酮體在肝臟中形成但肝臟沒有乙酰乙酸-琥珀酰CoA轉(zhuǎn)移酶酮體易溶于水，透出細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)在肝外組織進(jìn)行氧化

——肝內(nèi)生成和肝外利用是肝臟輸出能源的形式為酸性物質(zhì)，累積產(chǎn)生酸中毒，破壞機(jī)體水鹽代謝平衡五、磷脂的代謝磷酸甘油酯磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰膽堿磷脂酰絲氨酸磷脂酰甘油

乙醇胺-

膽堿-

絲氨酸-

甘油-頭部基團(tuán)

肌醇-

磷脂酰甘油-磷脂酰肌醇心磷脂頭部基團(tuán)六、鞘脂類代謝鞘氨醇神經(jīng)酰胺

磷酸膽堿葡萄糖雙、三、四糖復(fù)雜寡糖鞘磷脂腦苷脂鞘磷脂磷酸膽堿七、甾醇代謝膽固醇不