第二十八章 脂肪酸的分解代谢

脂肪的生理功能 生物膜的结构组分：磷脂、糖脂 糖蛋白的膜定位 储能物质、燃料分子（氧化时每克可释放 出 38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质氧化时 释放的能量仅分别为 17.2 kJ 和 23.4 kJ 。） 信号传导：激素、胞内信使

一、脂质的消化、吸收和传送 （一）脂肪的消化 发生在脂质 - 水界面处 场所：胃、小肠上皮细胞 酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（辅脂酶）、 磷脂酶、 胆固醇脂酶

增加表面积、乳化作用 胆固醇核 胆汁盐

-COOH 胆酸 胆酸 -Gly 甘氨胆酸 牛磺胆酸

O= — — CH 2 —O —C—R 1 R 2 —C—O—C—H CH 2 —O —C—R 3 O= R 1 、 R 2 、 R 3 可以相同，也可以不全相同 甚至完全不同， R 2 多是不饱和的。 甘油三酯（ triacylglycerol ）

甘油磷脂 CH R 2 C CH PCH 2 P - X CR1R1 X= – H 磷脂酸 （ PA ） X= – CH 2 – CH 2 – N + (CH 3 ) 3 磷脂酰胆碱 X= – CH 2 – CH–NH 2 磷脂酰丝氨酸 COOH – o o o oo o CH 2 O O

（二）脂肪的吸收

小肠 小肠上皮细胞 脂肪或 肌肉 细胞 血管

信号作用、被 LPL 识别 chylomicron particle 乳糜微粒 胆固醇 磷脂 胆固醇酯 三酰甘油酯 将脂从小 肠上皮细 胞运到毛 细血管中 LPL 水解三 酰甘油

（三）脂 肪 的 水 解（脂肪的动员）（饥 饿等状况下） 脂肪酶为激素敏感 肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素 激活 胰岛素 抑制

Glycolysis

 脂肪 脂肪酶 甘油 + 脂肪酸 CH 2 -O -C-R 1 R 2 -C-O-CH CH 2 OH - - CH 2 -O -C-R 1 R 2 -C-O-CH CH 2 -O -C-R 3 O=  H2OH2OR 3 COOH 三酰甘油脂肪酶 O= -- - CH 2 OH HCOH CH 2 OH R 2 -C-O-CH CH 2 OH O= - - H2OH2OR 1 COOH 二酰甘油脂肪酶 H2OH2OR 2 COOH 单酰甘油脂肪酶 - - 限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存 在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及 乙醛酸循环体中。

（四）甘 油 的 氧 化 分 解 与 转 化  动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘 油需要经血液运到 肝细胞中进行氧化 分解。

CH 2 OH HCOH CH 2 OH - -  ATPADP+Pi 甘油激酶 CH 2 OH HCOH CH 2 O-P - - 磷酸酯酶 NAD + NADH +H + 磷酸甘油脱氢酶 CH 2 OH C=O CH 2 O-P - - CHO CHOH CH 2 O-P - - 糖异生 葡萄糖 EMP CH 3 C=O COOH - - 乙酰 COA TCA CO 2 +H 2 O  糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。  甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖

二、脂肪酸的氧化 场所：线粒体基质（真核） 细胞溶胶 （原核） （一）脂肪酸的活化 脂肪酸进入细胞，在胞浆中被活化，形成脂酰 CoA 脂肪酸硫激酶

脂酰腺苷酸 无机焦磷酸酶水解 高能化合物

（二）脂酰 CoA 转运入线粒体 10 碳以上的脂酰 CoA 不能透过线粒体内膜 肉毒碱 (3- 羟基 -4- 三甲氨基丁酸 ) 脂酰 CoA 载体

脂酰肉碱转移酶Ⅰ 脂酰肉碱转移酶Ⅱ

（三）脂肪酸的 β 氧化 脂酰 CoA 在线粒体基质中进行  氧化 反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解 反应产物：释放出 1 分子乙酰 CoA 比原脂酰 CoA 少 2 个碳脂酰 CoA

    Franz Knoop’s labeling Experiments (1904): fatty acids are degraded by oxidation at the β Carbon. β oxidation

①脂酰 CoA 脱氢氧化 在脂酰 CoA 脱氢酶的催化下，在  - 和  - 碳原 子上各脱去一个氢原子，生成反式 ,  - 烯脂 酰 CoA ，氢受体是 FAD 。

②水化 在烯脂酰 CoA 水合酶催化下， ,  - 烯脂酰 CoA 水化，生成 L(+)-  - 羟脂酰 CoA 。

③再脱氢 在  - 羟脂酰 CoA 脱氢酶催化下，脱氢生成  - 酮脂酰 CoA 。反应的氢受体为 NAD + 。 此脱氢酶具有立体专一性，只催化 L(+)-  - 羟脂酰 CoA 的脱氢。

④硫解 在  - 酮脂酰 CoA 硫解酶催化下，生成乙酰 CoA 和比原来少两个碳原子的脂酰 CoA 。

β氧化 β氧化

电子传递黄素蛋白

( 四 ) 脂肪酸  - 氧化产生的能量 软脂酸（ 16 碳）经 7 次  - 氧化生成： 8 个乙酰 CoA （ 10 ） 80 7 分子 FADH （ 1.5 ） 分子 NADH （ 2.5 ） 17.5 活化消耗 1 分子 ATP 中两个高能磷酸键 108 个 ATP 106 个 ATP

脂肪酸  - 氧化的生理意义 为机体提供比糖氧化更多的能量 乙酰 CoA 还可作为脂肪酸和某些 AA 的 乙酰 CoA 还可作为脂肪酸和某些 AA 的合成原料 产生大量的水可供陆生动物对的需要 产生大量的水可供陆生动物对水的需要

 在植物体内，脂肪酶主要存在脂体、油 体以及乙醛酸循环体中。油料种子萌发 时，脂肪酸 β- 氧化就是在乙醛酸循环体 内进行的。

乙醛酸循环的生物学意义 可看成 TCA 循环的一条支路（琥珀酸可进入 TCA ） 苹果酸进入细胞质可进行再氧化草酰乙酸 糖 异生 糖（油料种子萌发时脂肪转变成糖） 对于某些植物、微生物，乙酸、乙酸盐、乙酰 COA 等成为赖以生存的细胞原料

三、不饱和脂肪酸的氧化 场所：线粒体 脂肪酸活化与转运同饱和脂肪酸 （一）单不饱和脂肪酸 异构酶 （二）多不饱和脂肪酸 异构酶、还原酶

油酰 CoA Δ 3 - 顺 烯酰 CoA 烯酰 CoA 异构酶 Δ 2 - 反 烯酰 CoA

烯酰 CoA 异构酶 烯酰 CoA 还原酶

（三） 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 变位酶 辅酶 B 12

奇数碳原子 FA 的氧化 脂酰 CoA 脱氢酶不能作用丙酰 CoA 丙酰 CoA+ATP+CO 2 甲基丙二酸单酰 CoA+ADP+Pi 丙酰 CoA 羧化酶 生物素 甲基丙二酸单酰 CoA 变位酶 琥珀酰 CoA ，进入 TCA VB 12 丙酸代谢的一条途径

丙酸的来源 反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸 某些氨基酸降解（如 Val Ile ）产生丙酸 脂肪酸的降解 所以丙酸代谢非常重要

氰钴胺素 咕啉环 二甲基苯并咪唑核苷酸 5‘ 脱氧腺苷

v v

脂酰 CoA 脱氢酶 烯酰 CoA 水合酶 羟脂酰 CoA 脱氢酶 酮脂酰 CoA 硫解酶

异构酶 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 羟化酶 丙酰 CoA

 - 氧化 FA 的  - 碳被氧化成羟基，生成  - 羟基酸  - 羟基酸进一步脱羧、氧化 转变成少一个碳原子的脂肪酸

（五）脂肪酸的 ω 氧化 中长链脂肪酸

 - 氧化 中长链 FA 碳链末端（  ）碳原子先被氧化 形成二羧酸（内质网） 二羧酸进入线粒体 从分子任何一端进行  - 氧化 最后生成的琥珀酰 CoA 可直接进入 TCA

（一） 乙 酰 COA 的 可 能 去 路 TCA CO 2 +H 2 O+ 能量 乙醛酸循环 糖异生 糖（仅限 于乙醛酸体 脂肪酸、固醇等合成的原料 在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙 酸、 D-  - 羟丁酸和丙酮（酮体）。 四、酮体代谢

（二） 在动物肝、肾的线粒体内乙酰 CoA 进入酮体的合成（正常代谢） 糖代谢受阻，草酰乙酸供给不够 乙酰 CoA 积累

丙酮 乙酰乙酸 D-β- 羟丁酸

（三）酮体在肝外组织中的利用

酮体在肝脏中形成 但肝脏没有乙酰乙酸 - 琥珀酰 CoA 转移酶 酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环 在肝外组织进行氧化 —— 肝内生成和肝外利用 是肝脏输出能源的形式 为酸性物质，累积产生酸中毒，破坏机体水 盐代谢平衡

五、磷脂的代谢

磷酸甘油酯

磷脂酸 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰甘油 乙醇胺 - 胆碱 - 丝氨酸 - 甘油 - 头部基团

肌醇 - 磷脂酰甘油 - 磷脂酰肌醇 心磷脂 头部基团

六、鞘脂类代谢 鞘氨醇 神经酰胺

磷酸胆碱 葡萄糖 双、三、四糖 复杂寡糖 鞘磷脂 脑苷脂

鞘磷脂 磷酸胆碱

七、甾醇代谢

胆固醇不被降解、氧化为 CO 2 和 H 2 O 进入肠道的胆固醇 胆汁酸盐 粪固醇 转化成 7- 脱氢胆固醇 VD 3 组织中生成胆固醇酯 ——LDL/HDL 核心组分 肾上腺皮质激素，性激素

脂肪酸分解代谢的调节 肉碱酰基转移酶调控脂酰 CoA 进入线粒体 丙二酰 CoA 为酶肉碱酰基转移酶Ⅰ抑制剂 线粒体中乙酰 CoA 抑制硫解酶活性 激素的调节： cAMP 等依赖的 PK 肾上腺素、胰高血糖素促进脂水解