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第 28 章：脂肪酸的分解代谢
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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
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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。
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Scanning electron micrograph of an adipose cell (fat cell). Globules of triacylglycerols occupy most of the volume of such cells
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Liberation of fatty acids from triacylglycerols in adipose tissue is hormone- dependent
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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
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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
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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
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脂肪酸的活化 脂酰 CoA 合酶催化下 的脂肪酸活化机制
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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。
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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
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脂肪酸的 - 氧化 Knoop 的重大发现
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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
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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
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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。
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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
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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
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脂肪酸的 - 氧化（ 4 ） - 酮脂酰 -CoA 硫解酶 - 酮脂酰 -CoA
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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
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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）。
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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 。
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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。
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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。
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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
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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。
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脂肪酸还可发生 - 或 - 氧化
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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
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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
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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 ” 。
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肝外组织使用酮体作为燃料 产生的能量提供给肝外组织
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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
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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
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磷脂的代谢 glycolysis TCA cycle 甘油的代谢
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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。
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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。
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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）
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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。）
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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 2 + 129ADP + 29Pi → 16CO 2 + 145H 2 O + 129ATP ． 这 145 分子的 H 2 O 是怎样产生的？
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