第 28 章：脂肪酸的分解代谢

主要内容 脂肪酸的氧化（  - 氧化） 不饱和脂肪酸的氧化 酮体 磷脂的代谢 脂肪酸代谢的调控

脂肪代谢 三酰甘油和糖原是脊椎动物的主要能量贮 藏物质。 糖原适合于短时间内（ 1h ）内提供能量， 而长期的能量来源则是三酰甘油的代谢。 因此，三酰甘油是主要的能量来源， 90% 的脂肪以三酰甘油形式存在，其中 95% 能 量贮藏于脂肪酸中， 5% 在甘油中。

Scanning electron micrograph of an adipose cell (fat cell). Globules of triacylglycerols occupy most of the volume of such cells

Liberation of fatty acids from triacylglycerols in adipose tissue is hormone- dependent

三酰甘油在脂肪酶催化下水解成 甘油和脂肪酸。 甘油是如何提供能量的？ 脂肪酸通过氧化降解提供能量。 glycolysis TCA cycle

脂肪酸的氧化 脂肪酸的氧化分三阶段进行，即： 脂肪酸的活化 脂酰 CoA 转入线粒体 脂酰 CoA 的氧化

脂肪酸的活化 脂肪酸的氧化发生于原核生物的细胞溶胶 或真核生物的线粒体基质中。在进入线粒 体基质前，脂肪酸先与 CoA 结合形成脂酰 CoA 。 脂酰 CoA 合酶催化下的脂肪酸活化

脂肪酸的活化 脂酰 CoA 合酶催化下 的脂肪酸活化机制

脂肪酸转入线粒体 脂肪酸的活化后形成的脂酰 CoA ，若是短 或中链长的则很容易通过线粒内膜，但是 更长链的则不容易通过，需要与极性的肉 碱结合形成脂酰肉碱，才能穿过线粒体内 膜进入到基质中，再氧化解降。

脂肪酸转入线粒体 线粒体 内膜 线粒体 基质 膜内空间 不一样

脂肪酸的  - 氧化 Knoop 的重大发现

脂肪酸的  - 氧化 线粒体中脂肪酸彻底氧化 的三大步骤 软脂酸

脂肪酸的  - 氧化 氧化 水解 氧化 硫解 脂肪酸的  - 氧化途径可分为四步

脂肪酸的  - 氧化（ 1 ） 脂酰 CoA 脱氢酶 黄素蛋白 ETF( 还 ) 黄素蛋白 ETF( 氧 ) ETF ：泛醌氧化 还原酶（氧） ETF ：泛醌氧化 还原酶（还） QH 2 Q 电子传递链电子传递链 1/2O 2 H 2 O 2ADP 2ATP 反式 - △ 2 - 烯酰 CoA 新生儿一夜间突然死亡至少 10% 表现为 中长链脂酰脱氢酶的缺欠，导致葡萄糖 和脂肪酸氧化发生不平衡而产生的后果。

脂肪酸的  - 氧化（ 2 ） 反式 - △ 2 - 烯酰 CoA 烯酰 -CoA 水合酶 3-L- 羟脂酰 -CoA

脂肪酸的  - 氧化（ 3 ） 3-L- 羟脂酰 -CoA 还原酶 3-L- 羟脂酰 -CoA  - 酮脂酰 -CoA

脂肪酸的  - 氧化（ 4 ）  - 酮脂酰 -CoA 硫解酶  - 酮脂酰 -CoA

脂肪酸氧化的高度放能 软脂酸 每次  - 氧化产生： 1NADH 、 1FADH 2 、 1CH 3 CO~SCoA 软脂酸经 7 次  - 氧化共产生： 8 CH 3 CO~SCoA （ =8*10=80ATP ） 7NADH （ =7*1.5=10.5ATP ） 7FADH 2 （ =7*2.5=17.5ATP ） Total=108ATP 减去脂肪酸活化消耗的 2 个高能磷酸键 Net=106ATP

不饱和脂肪酸的氧化 不饱和脂肪酸的氧化也发生在线粒体中， 它的活化与跨膜与饱和脂肪酸一样，也是 经过氧化而降解，但它需要另外二个酶的 参与：烯酰 CoA 异构酶和 2,4- 二烯酰 CoA 还原酶（多不饱和脂肪酸）。

单不饱和脂肪酸的氧化 棕榈油酰 CoA 经过 3 次  - 氧化后 △ 3 - 顺 - 十烯酰 CoA △ 3 - 顺 - 十烯酰 CoA 异构酶 △ 2 - 反 - 十烯酰 CoA 先经烯酰 CoA 水合酶后经 5 次  - 氧化 5 CH 3 CO~SCoA 少一次脂酰 CoA 脱氢酶的脱氢反应，少 生成 1FADH 2 它不是脂酰 CoA 脱氢酶的底物， 因此需要异构化成反式的 2 位烯 酰 CoA 。

多不饱和脂肪酸的氧化 亚油酰 CoA 烯酰 CoA 异构酶 一次  - 氧化 2,4- 二烯酰 CoA 还原酶 烯酰 CoA 异构酶 三次  - 氧化 四次  - 氧化 它专一性地需要 NADPH 和 2,4- 二烯酰 CoA 还原酶。

奇数碳原子脂肪酸的氧化 大多数哺乳动物中奇数碳原子的脂肪酸是 罕见的，但在反刍动物中如牛、中，也提 供约 25% 能量。 17 个碳的直链脂肪酸经  氧化后产生 7 个乙酰 CoA 和 1 个丙酰 CoA 。 而丙酰 CoA 经三步反应后又可转变成琥珀 酰 CoA 而进入 TCA 循环。

由丙酰 CoA 生成琥珀酰 CoA 丙酰 CoA 羧化酶 D- 甲基丙二酰 -CoA 甲基丙二酰 -CoA 消旋酶 L- 甲基丙二酰 -CoA 甲基丙二酰 -CoA 变位酶 琥珀酰 CoA TCA cycle VB12 作为该变位酶的辅酶 生物素作为该的辅酶

脂肪酸还可发生  - 或  - 氧化 某些极少量的脂肪酸的氧化对人体健康是 必不可少的，如植烷酸的氧化第一步即是  - 氧化，形成降植烷酸，再经正常的  - 氧 化。 在鼠肝微粒中观察到脂肪酸的  - 氧化降解， 生成二羧酸，这样一次可结合二个乙酰 CoA 分子，进行  - 氧化，从而加速了降解 速度。

脂肪酸还可发生  - 或  - 氧化

乙酰 CoA 的四种代谢结局 脂肪酸的合成 胆固醇的生物合成 TCA cycle 乙酰乙酰 CoA 乙酰乙酸 丙酮 D-  - 羧丁酸 酮体酮体

肝脏中酮体的形成 3- 羟 -3- 甲基戌二酰 CoA (HMG CoA) 裂解酶 D-  - 羧丁酸

糖尿病人的酮体累积 严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体可产生大量的 乙酰乙酸，因为饥饿状态和胰岛素水平过低都会 耗尽体内的葡萄糖的贮藏。肝外组织不能自血液 中获取充分的葡萄糖，为了取得能量，肝中的葡 萄糖异生加速，同时脂肪酸氧化和蛋白质分解也 加速。脂肪酸氧化产生大量的乙酰 CoA ，糖异生 也将草酰乙酸耗尽，而草酰乙酸又是乙酰 CoA 进 入 TCA 的必需物质，因此它不能正常进入 TCA 而 转向生成酮体方向。这时，血液中生成大量对组 织有毒害的丙酮，同时乙酰乙酸和 D-  - 羟丁酸也 使血液 pH 降低而产生 “ 酸中毒 ” 。

肝外组织使用酮体作为燃料 产生的能量提供给肝外组织

磷脂的代谢 磷脂是生物膜脂双层的重要组成部分。 在绝大多数膜中存在的极性脂肪大多是甘 油磷脂（磷酸甘油脂）。 （饱和脂肪酸） （不饱和脂肪酸） 如 -X= 胆碱，则称磷脂酰胆碱（即卵磷脂） -X= 乙醇胺，则称磷脂酰乙醇胺（即脑磷脂） -X= 丝氨酸，则称磷脂酰丝氨酸 -X=H ，即最简单的甘油磷脂

磷脂的代谢 磷脂酶 A1 磷脂酶 A2 磷脂酶 C 磷脂酶 D 产物去向： 脂肪酸 ——  - 氧化 甘油、磷酸 —— 糖代谢

磷脂的代谢 glycolysis TCA cycle 甘油的代谢

脂肪代谢的调控 1 、脂肪酸进入线粒体的调控 它强烈地受丙二酰 CoA 的抑制，当含量高时 指向脂肪酸的合成，也就妨碍了脂肪酸的解降。

脂肪代谢的调控 2 、心脏中脂肪酸氧化的调节 在心脏中脂肪酸的合成很少，主要能量来源是脂肪酸 的氧化降解。若心脏用能减少时， TCA 循环和氧化磷 酸化均减弱，导致乙酰 CoA 和 NADH 的累积，而高乙 酰 CoA 在线粒体中会抑制硫解酶活性从而抑制了  - 氧 化。 NADH 的增加也影响了 3- 羟脂酰 CoA 脱氢酶而妨 碍了氧化反应。

脂肪代谢的调控 3 、激素对三酰甘油脂肪酶的调节 胰高血糖素和肾上腺素 epinephrin 胰岛素 乙酰 CoA 羧化酶 （是脂肪酸合成中关键限速酶之一）

Questions 1) 请解释为什么缺乏肉碱 - 软脂酰转移酶Ⅱ的个 体会感到肌肉无力。为什么当饥饿时这种症 状更严重？患这种病的个体影响肌糖原的有 氧代谢吗？ 2) 用 14 C 标记第 9 位碳的软脂酸在柠檬酸循环正 在进行的条件下氧化。 14 C 将出现在乙酰 CoA 、 柠檬酸、丁酰 CoA 的什么部位？（回答问题 时只考虑柠檬酸循环一次。）

3) 把甲基碳标记的丙酸加入到肝脏匀浆中，很快 产生 14 C 标记的草酰乙酸。请叙述丙酸转变成 14 C 标记的草酰乙酸的过程，并指出 14 C 在草酰 乙酸中的位置。 4) 软脂酸完全氧化成 CO2 和 H2O 可由下面的总反 应表示： 软脂酸 + 23O ADP + 29Pi → 16CO H 2 O + 129ATP ． 这 145 分子的 H 2 O 是怎样产生的？