第28章 脂肪酸的分解β-氧化作用

脂肪酸的分解代謝？MetabolismofLipidsChapter28脂肪酸的分解和合成10/24/20231一、概述儲(chǔ)存能量的重要方式熱值（氧化1g脂肪產(chǎn)生的熱量）糖、Pr的2.3倍磷脂：生物膜的主要成分類(lèi)脂及衍生物：重要生理作用固醇類(lèi)：某些動(dòng)物激素、VD及膽酸的前體脂代謝與人類(lèi)的某些疾?。ㄈ绻谛牟?、脂肪肝、膽病、肥胖病等）有密切關(guān)系10/24/20232生物體內(nèi)的脂類(lèi)脂類(lèi)單純脂類(lèi)復(fù)合脂類(lèi)非皂化脂類(lèi)?；视王ハ灹字侵⒘蛑祁?lèi)甾醇類(lèi)含脂肪酸不含脂肪酸異戊二烯脂類(lèi),不含脂肪酸,不能進(jìn)行皂化。10/24/20233脂肪的分解代謝總圖10/24/20234二、脂類(lèi)的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)甘油三酯三脂酰甘油脂肪酶膽固醇酯膽固醇酯酶磷脂磷脂酶A2游離的脂肪酸、膽固醇和甘油-2-單酯經(jīng)膽汁乳化、糖化后吸收。10/24/20235（一）脂類(lèi)的消化小腸上段：主要消化場(chǎng)所脂類(lèi)(TG、Ch、PL等)微團(tuán)甘油一脂、溶血磷脂、長(zhǎng)鏈脂肪酸、膽固醇等混合微團(tuán)膽汁酸鹽乳化胰脂肪酶、磷脂酶等水解乳化10/24/20236(二)脂類(lèi)的吸收十二指腸下段、空腸上段混合微團(tuán)小腸粘膜細(xì)胞內(nèi)乳糜微粒門(mén)靜脈肝臟擴(kuò)散重新酯化載脂蛋白結(jié)合10/24/20237乳糜微粒小腸粘膜脂肪脂蛋白十二指腸空腸血液

10/24/20238乳麋微粒（CM）極低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的種類(lèi)(三)脂類(lèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和脂蛋白的作用（按密度大小分）10/24/20239

分類(lèi)：4類(lèi)顆粒密度CM大小VLDLLDLHDL小大10/24/202310(1)乳糜微粒（CM）小腸粘膜細(xì)胞中生成主要功能:外源性甘油三酯轉(zhuǎn)運(yùn)至脂肪、心和肌肉等肝外組織而利用，同時(shí)將食物中外源性膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟；10/24/202311（2）極低密度脂蛋白(VLDL)肝臟內(nèi)生成，體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源性甘油三酯的主要方式；（3）低密度脂蛋白(LDL)由VLDL轉(zhuǎn)變功能:將肝臟合成的內(nèi)源性膽固醇運(yùn)到肝外組織保證組織細(xì)胞對(duì)膽固醇的需求10/24/202312（4）高密度脂蛋白(HDL)肝臟和小腸中生成主要功能:將肝外細(xì)胞釋放的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟防止膽固醇在血中聚積、防止動(dòng)脈粥樣硬化10/24/202313血漿脂蛋白的組成、性質(zhì)及功能10/24/20231410/24/202315二、脂肪的分解代謝（一）脂肪的水解10/24/20231610/24/202317甘油激酶磷酸甘油脫氫酶異構(gòu)酶（二）甘油的轉(zhuǎn)化（實(shí)線為甘油的分解，虛線為甘油的合成)）10/24/20231810/24/20231910/24/202320（三）飽和偶碳脂肪酸的β-氧化作用

脂肪酸氧化分解時(shí)，碳鏈的斷裂發(fā)生羧基端的β-碳原子（脂肪酸碳鏈的斷裂方式是每次切除2個(gè)碳原子）。每次斷下一個(gè)二碳單位（乙酰CoA）線粒體

試驗(yàn)證據(jù)1904,F.Knoop,苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗β-氧化學(xué)說(shuō)-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：10/24/202321babaFranzKnoop’slabelingExperiments(1904):fattyacidsaredegradedbyoxidationattheb

carbon,i.e.,boxidation.10/24/202322內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體外膜：脂酰CoA合成酶反應(yīng)不可逆1、脂肪酸的活化：脂酰CoA（胞漿）（活化）10/24/202323脂肪酸氧化酶系：線粒體基質(zhì)長(zhǎng)鏈脂酰CoA（＞12C）不能直接透過(guò)線粒體內(nèi)膜與肉堿(carnitine)結(jié)合:脂酰肉堿,進(jìn)入線粒體基質(zhì)肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(CAT-Ⅰ和CAT-II)催化：2、脂酰CoA進(jìn)入線粒體：肉毒堿穿梭限速步驟：CAT-Ⅰ——限速酶丙二酸單酰CoA——強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑10/24/202324肉毒堿穿梭10/24/202325肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰輔酶A進(jìn)入線粒體10/24/2023263、脂肪酸β-氧化：四步驟（線粒體）10/24/202327OHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羥脂酰CoA(3)再脫氫N(xiāo)AD+NADH+H+L-β-羥脂酰CoA脫氫酶(4)硫解CH3CO~SCoA乙酰CoARCH2CO~SCoA脂酰CoA(14C)（1）（2）（3）（4）β-酮脂酰CoARCH2C~SCoAOCH2COCoA-SHβ-酮脂酰CoA硫解酶

ATP呼吸鏈重復(fù)反應(yīng)10/24/202328

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脫氫酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羥脂酰CoA脫氫酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸鏈H20呼吸鏈

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA-氧化的生化歷程10/24/2023294、總結(jié)：1）一次活化，消耗一個(gè)ATP的二個(gè)高能磷酸鍵（線粒體外）2）肉堿載體轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰CoA進(jìn)入線粒體（關(guān)鍵步驟）3）β-氧化酶都是線粒體酶4）β-氧化：脫氫、水化、脫氫、硫解4個(gè)重復(fù)步驟5）β-氧化產(chǎn)物乙酰CoA進(jìn)入TCA，徹底氧化10/24/2023301分子軟脂酸(16C)：7次β-氧化總反應(yīng)式:軟脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)5、能量生成10/24/202331β氧化：乙酰CoA、NADH和FADH2碳原子數(shù)：Cn脂肪酸，β氧化（n/2－1）次循環(huán)n/2乙酰CoA，（n/2-1）NADH、（n/2-1）FADH2乙酰CoA：TCA，CO2、H2O，釋放能量

NADH、FADH2：呼吸鏈傳遞電子生成ATP生成ATP數(shù)量：n2-1×（2.5+1.5）+n2×10-210/24/202332草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酸輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋(píng)果酸檸檬酸合成酶（1）順烏頭酸酶（2）異檸檬酸脫氫酶（3）三羧酸二羧酸α-酮戊二酸脫氫酶（4）琥珀酸硫激酶（5）琥珀酸脫氫酶（6）延胡索酸酶（7）蘋(píng)果酸脫氫酶（8）乙酰輔酶A10/24/2023331分子軟脂酸徹底氧化:(1.5×7)+(2.5×7)+(10×8)=108分子ATP脂肪酸活化:消耗2個(gè)ATP凈生成：106分子ATPn2-1×（2.5+1.5）+n2×10-210/24/202334（四）不飽和偶碳脂肪酸的?—氧化作用?-氧化作用需酶：異構(gòu)酶，還原酶1、單不飽和脂肪酸的氧化除需β-氧化所有酶，還需反烯脂酰CoA異構(gòu)酶。10/24/202335Oxidationofamonounsaturatedfattyacid:theenoyl-CoAisomerasehelpstorepositionthedoublebond10/24/2023362、多不飽和脂肪酸的氧化反烯脂酰CoA異構(gòu)酶、差向酶（D型和L型的轉(zhuǎn)變）10/24/202337Bothanisomeraseandareductaseareneededforoxidizingpolyunsaturatedfattyacids.10/24/202338（五）奇數(shù)碳原子的β-氧化1、反復(fù)β-氧化，丙酰CoA丙酰CoA丙酰CoA羧化酶D-甲基丙二酸單酰CoA差向酶L-甲基丙二酸單酰CoA變位酶琥珀酰CoATCA10/24/2023392、丙酸代謝途徑（1）丙酰CoA：硫激酶（2）乙酰CoA：β-羥丙酸支路（植物）10/24/202340脂肪酸氧化作用發(fā)生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原來(lái)少一個(gè)碳原子的脂肪酸1、脂肪酸的α-氧化（植物）RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+過(guò)氧化羥化α-羥脂酸α-酮酸（六）脂肪酸的其它氧化方式10/24/202341CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脫氫酶醛酸脫氫酶2、脂肪酸的ω氧化脂肪酸末端甲基（ω-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，再氧化成羧基，形成α，ω-二羧酸的過(guò)程。進(jìn)入線粒體，任何一端

-氧化細(xì)菌對(duì)石油的氧化10/24/202342三、酮體的生成和利用1、酮體脂肪酸在肝臟中不完全氧化的中間產(chǎn)物

β－羥丁酸（70％）CH3CH(OH)CH2COOH

乙酰乙酸（30％）CH3COCH2COOH

丙酮（極微）CH3COCH3統(tǒng)稱(chēng)原料：乙酰CoA脂肪酸在肝臟中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產(chǎn)物10/24/202343羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶