2013-chapter08-脂肪酸分解代謝

生物化學(xué)（下冊）黃健子

辦公室：實驗樓S329；電話：2653-4152；Email：biohjz@第28章脂肪酸的分解代謝OxidationofFattyAcids1、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送2、飽和偶數(shù)碳脂肪酸的氧化3、其它類型的脂肪酸氧化1、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送1.1脂類的概念、種類脂類(lipid)：一類不溶于水而溶于有機溶劑并能 為機體利用的有機化合物。包括：(1)脂肪(fat)：三脂酰甘油或甘油三酯TAG，非極性化合物、水不溶性。(2)類脂(lipoid)：包括磷脂、糖脂、膽固醇及其酯，通常為兩性化合物，包括親水、疏水區(qū)。甘油三酯(1甘油+3脂肪酸)甘油磷脂(1甘油+2脂肪酸+1磷酸+1含氮化合物)膽固醇酯(膽固醇+脂肪酸)鞘脂(鞘氨醇+脂肪酸)脂肪、磷脂、膽固醇酯的主要組分是脂肪酸，脂類代謝主要是脂肪酸的代謝，而脂肪酸分解的中間產(chǎn)物是乙酰CoA，進一步分解經(jīng)TAC。因此，脂類代謝主要是脂肪酸與乙酰CoA之間的代謝。1.2脂肪在人體內(nèi)的分布及作用脂類脂肪類脂分布：脂庫儲存脂（可變脂）分布：各種生物膜基本脂（固定脂）儲能和供能防止散熱保持體溫保護固定內(nèi)臟提供必需脂肪酸脂溶性維生素的吸收、貯存激素貯存各種生物膜的重要組分脂類物質(zhì)生物轉(zhuǎn)運1.3脂類的消化和吸收膳食中的脂類主要是脂肪及少量磷脂與膽固醇。脂類不溶于水，必須在小腸中膽汁酸鹽作用下乳化并分散成細小的微團后才能被酶消化而吸收。脂類消化部位——小腸上段（開始于胃）。脂類消化的酶由胰腺產(chǎn)生分泌入十二指腸：－胰脂酶、磷脂酶、膽固醇酯酶；－輔酯酶（胰脂酶不可缺少的蛋白輔助因子）吸收部位——十二指腸下段、空腸上段A.膽汁酸鹽的作用（強乳化劑）使脂肪、膽固醇酯等疏水脂類乳化成細小微團增加消化酶對脂類的接觸面積B.胰脂酶的作用水解三酰甘油，使其轉(zhuǎn)化為2-單酰甘油需要輔脂酶和膽汁酸鹽的協(xié)同作用，吸附在乳化脂肪微團的水油界面上才能作用于微團內(nèi)的三酰甘油C.輔脂酶的作用本身不具有脂肪酶活性與胰脂酶結(jié)合(氫鍵)，促進其吸附在微團的水油界面與三酰甘油結(jié)合(疏水鍵)，有助于胰脂酶定位于三酰甘油表面加速其水解D.磷脂酶、膽固醇酯酶的作用磷脂酶A2水解下磷脂C2位的脂肪酸，生成溶血磷脂膽固醇酯酶使膽固醇酯水解成脂肪酸和游離膽固醇E.混合微團膽汁酸鹽＋脂類消化產(chǎn)物(脂肪酸、單酰甘油、溶血磷脂和膽固醇)微團特點－極性大（內(nèi)部疏水、外部親水）－體積?。ㄖ睆?0nm）－易于穿過小腸粘膜細胞表面的水屏障而被腸粘膜細胞吸收Digestionandtransportoffattyacids

/thelifewire/content/chp50/5001s.swf膽汁酸鹽膽固醇酯酶磷脂酶A2胰脂酶磷脂脂肪酸、溶血磷脂膽固醇酯脂肪酸、游離膽固醇脂肪酸、一酰甘油脂肪乳化微團重新酯化成甘油三酯等載脂蛋白乳糜微粒淋巴血液脂類的消化和吸收甘油激酶甘油-3-磷酸脫氫酶磷酸丙糖異構(gòu)酶1.4甘油進一步代謝2、飽和偶數(shù)碳脂肪酸的氧化脂肪酸是人類及哺乳類動物的主要能源。在氧氣供應(yīng)充足的情況下，脂肪酸可以在體內(nèi)氧化成水和二氧化碳，同時釋放出大量能量，生成ATP供機體利用。多數(shù)組織（除腦組織）均能氧化脂肪酸，以肝臟和肌肉最為活躍。脂肪酸氧化要經(jīng)歷活化、轉(zhuǎn)運、

氧化三個基本過程。2.1脂肪酸的活化Fattyacid+CoA+ATP

→

fattyacyl-CoA+AMP+PPi由脂肪酸生成脂酰CoA（高能化合物）脂酰輔酶A合酶家族：依據(jù)底物脂肪酸鏈長不同而異ΔG0'=-32.5kJ/mol酯酰-CoA合酶高能化合物脂酰CoA轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（肉堿穿梭系統(tǒng)）2.2脂肪酸的轉(zhuǎn)運脂肪酸氧化的酶系存在于線粒體Carnitine肉堿Fattyacid2.3脂肪酸的β氧化

部位--線粒體基質(zhì)

酶--脂酸β-氧化多酶復(fù)合體

過程--脂酰CoA進入線粒體基質(zhì)后，酶催化下，從脂?；摩?碳原子開始，進行脫氫、水合、再脫氫

及硫解四步連續(xù)反應(yīng)，脂酰基斷裂生成１分子比原來少２個碳原子的脂酰CoA和１分子乙酰CoA。

Round1:step1脂酰-CoA脫氫酶trans-烯酰-CoARound1:step2烯酰-CoA水合酶β-羥脂酰-CoAtrans-烯酰-CoAβ-羥脂酰-CoA脫氫酶β-羥脂酰-CoAβ-酮脂酰-CoARound1:step3β-酮脂酰-CoA硫解酶β-酮脂酰-CoAn-2脂酰-CoA乙酰-CoARound1:step4脫氫水合脫氫硫解Thefourstepsarerepeatedtoyieldacetyl-CoA,FADH2andNADHPalmitoyl-CoA(C16)+7CoA+7FAD+7NAD++7H2O→8acetyl-CoA+7FADH2+7NADH+7H+

脂肪酸β-氧化徹底分解的質(zhì)能計算一分子飽和nC脂酸，β-氧化循環(huán)(n/2-1)次釋放n/2×乙酰CoA

n/2×10ATP(n/2-1)×FADH2

(n/2-1)

×1.5ATP

(n/2-1)×NADH+H+

(n/2-1)

×2.5ATP

活化消耗2ATP10ATP

ATP的生成n21（）×4+2n×10－2計算一分子軟脂酸(16C)徹底氧化產(chǎn)生的ATP數(shù)目

β-氧化的次數(shù)生成的乙酰CoA數(shù)脂肪酸活化消耗的ATP數(shù)

n=16:

=1063、其它類型的脂肪酸氧化3.1不飽和脂肪酸的氧化3.2奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化3.3脂肪酸的α-氧化及ω-氧化①單不飽和脂肪酸的氧化：烯脂酰CoA異構(gòu)酶②多不飽和脂肪酸的氧化：除烯脂酰CoA異構(gòu)酶外，還需要一個特殊的還原酶——2,4-二烯酰CoA還原酶3.1不飽和脂肪酸的氧化A.當(dāng)生成△3順烯酰CoA時：

－烯酰CoA異構(gòu)酶催化下△3順轉(zhuǎn)變?yōu)椤?反，進入氧化B.當(dāng)生成△2順烯酰CoA時：

－先水合成：D(-)-

-羥脂酰CoA(右旋)

－再經(jīng)線粒體表構(gòu)酶催化生成：L(+)-

-羥脂酰CoA(左旋)

－再進入氧化①單不飽和脂肪酸的氧化：A.當(dāng)生成△3順烯酰CoA時：B.當(dāng)生成△2順烯酰CoA時：油酰CoAβ羥癸酰基CoA順式烯脂酰CoA反式烯脂酰CoA

β氧化（三個循環(huán)）烯脂酰CoA異構(gòu)酶烯脂酰CoA水化酶（5個循環(huán)）β氧化monounsaturatedfattyacyl-CoA

烯脂酰CoA異構(gòu)酶polyunsaturatedfattyacyl-CoA2,4-二烯酰CoA還原酶烯脂酰CoA異構(gòu)酶①奇數(shù)碳脂肪酸也可以進行b-氧化，只是在最后一輪b-氧化硫解反應(yīng)中生成乙酰CoA和丙酰CoA②丙酰CoA可以通過3個酶的催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為琥珀酰CoA，再進入TCAcycle3.2奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化丙酰CoAD-甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoA差向異構(gòu)酶變位酶輔酶VB12丙酰CoA羧化酶以生物素為輔助因子丙酰CoA可以通過3個酶的催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為琥珀酰CoAL-…3.3脂肪酸的α-氧化以及ω-氧化A.α-氧化植物種子和葉子組織，在腦和肝細胞中有發(fā)現(xiàn)。3.3脂肪酸的α-氧化以及ω-氧化B.ω-氧化把ω-的C氧化成羧基，生成二羧基的HOOC-(CH2)n-CH2-CH2-COOH（α，ω二羧酸）機體內(nèi)存在少量的長鏈脂肪酸，通過ω-氧化途徑進行氧化降解，ω-氧化在脂肪酸分解代謝中并不占主要地位。小結(jié)：－氧化的生理功能脂肪酸－氧化的主要生理功能是產(chǎn)生ATP，其產(chǎn)生ATP的效率高于葡萄糖。如1分子硬脂酸(18C)完全氧化產(chǎn)生120分子ATP，而3分子葡萄糖(18C)完全氧化產(chǎn)生90～96