脂肪酸的分解代谢(p230).doc

第第 28 章、脂肪酸的分解代谢（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+肉毒碱 脂酰肉毒碱+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 COA、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 9molCH3COSCOA 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 COA 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 H2015 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 要求每个同学能计算脂肪酸氧化后水、能量、二氧化碳的生成与葡萄糖的氧化后提 供 36molATP 相比，脂肪酸氧化所提供的能量多了几倍 下面将不同的脂肪酸在生物体内氧化缺消耗的 O2数目和产生 NADH·H+、FADH2的数目 以及产生 ATP 的数目列表说明： 脂肪酸 O2 NADH·H+ FADH2 ATP 硬脂酸 26 35 17 147 软脂酸 23 31 15 130 豆冠酸 20 27 13 113 月桂酸 17 23 11 96 葵酸 14 19 9 89 辛酸 11 15 7 82 脂肪酸每少两个碳原子，氧的数目相差 3 个，NADH·H+的数相差 4 个，FADH2相 差 2 个，ATP 相差 7 个。

2、2、乙酰 COA 进入乙醛酸循环 乙醛酸循环称 GAC（Ghyoxylate acid cycle）在乙醛酸体内进行 脂肪酸的 β-氧化的产物乙酰 COA，并不一定完全通过三羧酸循环，被彻底氧化，它还 可以通过乙醛酸体中所发生的乙醛酸循环转变成碳水化合物 油料种子在萌发时，能把贮存的脂肪转变成碳水化合物，在这种转变过程中，乙醛酸 循环是一个必经的途径 在发芽的油料种子细胞中，存在一种包含有乙醛酸循环中全部酶系统的微粒体-乙醛酸 体，脂肪酸被氧化分解为乙酰 COA 随即进入乙醛酸体进行乙醛酸循环，乙醛酸循环中存在 有和三羧酸循环中某些部分相同的酶，但是，乙醛酸循环同三羧酸循环是不同的代谢途径， 在乙醛酸循环中乙酰 COA 首先和昔草酰乙酸缩合为柠檬酸，然后转变为异柠檬酸，这个过 程中的酶和 TCA 循环中的酶是相同的但是，异柠檬酸并不象三羧酸循环那样进行氧化脱 羧作用，而是在异柠檬酸裂解酶的催化下分解为琥珀酸和乙醛酸 然后，乙醛酸在苹果酸合成酶的催化下和乙酰 COA 合成为苹果酸生成的琥珀酸从乙醛酸体转移到线粒体内进入三羧酸循环，或经脱羧作用转化为磷酸 烯醇式丙酮酸并沿着 EMP 途径的逆方向合成糖，循环过程可用图表示：脂肪酶 脂肪 脂肪酸+甘油从这个图中看出，乙酰 COA 在两处进入乙醛酸循环，一处是与草酰乙酸合成柠檬酸， 另一处是再与乙醛酸合成苹果酸，生成的琥珀酸穿过乙醛酸体进入细胞质再进到线粒体氧 化成苹果酸，苹果酸又穿出线粒体进入细胞质沿 EMP 途径的逆反应去合成糖或淀粉，细 胞器之间的关系可用下图表示： 乙醛酸循环只有在一定的时候高等植物才有，油料种子在萌发时，脂肪酸很快消失， 而糖量增加，一旦脂肪消耗完了，乙醛酸循环也就消失了。

（三）α-氧化作用：脂肪酸的 α-氧化是指脂肪酸的 α-碳位的氧化 1、方式：α-氧化是在 H2O2存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化，形成过氧脂肪酸，过 氧脂肪酸再氧化成醛，最后由 NAD+受氢，由专一的醛脱氢酶氧化为酸RCOOH 比原来脂肪酸少了一个碳原子，可继续 α-氧化长链脂肪酸在一定条件下，也可直接羟化，产生 α-羟脂酸，再经氧化脱羧作用，以 CO2形式，丢掉一个碳原子，并将偶数碳原子脂肪酸转化为奇数碳原子的脂肪酸少一个碳原子的脂肪酸经反复的 α-氧化或 β-氧化作用后，可能产生丙酸 2、比较 α-氧化和 β-氧化的不同点 1）酶的存在部位不同：β-氧化粒体基质中进行，α-氧化在细胞质中 2）氧化的位置不同：α-氧化是在过氧化物酶的作用下，部位是 α-碳原子上 3）对底物要求不同：α-氧化脂肪酸碳链有一定的长度，至少要 C14碳的脂肪酸才能发生 α-氧化，低于 C14的脂肪酸不能发生 α-氧化，β-氧化则不要碳 链的长度， 例如：C4、C6等脂肪酸都可进行 β-氧化 4）产物不同：α-氧化有 CO2的释放，β-氧化没有 CO2的释放 3、α-氧化的意义： 1）生成丙酸，脂肪酸经 α-氧化后再经 β-。