脂肪酸代谢第一节

第一节脂肪的分解代谢脂肪是生物体中重要的贮藏物质，它将能量和各种代谢中间物提供给各种生命活动。如动物可以利用食物中的脂肪或自身的贮脂（当糖源不足时）作为能源物质，油料种子萌发时所需的能量及物质碳架也主要来自脂肪。第一节脂肪的分解代谢这都要通过脂肪的分解代谢来实现。在分解代谢的过程中，脂肪首先经水解作用生成甘油和脂肪酸，然后水解产物各自按不同的途径进一步分解或转化。CH2-O-C–R1OCH2-O-C–R3OR2–C-O-CHO一.脂肪的水解动物体中脂肪的消化需要三种脂肪酶（lipase）的参与，逐步水解脂肪的三个酯键，最后生成甘油和脂肪酸。一.脂肪的水解在植物油料种子萌发时，贮藏在种子内的脂肪也有类似的水解作用。一.脂肪的水解三酰甘油脂肪酶R3COOHH2OOCH2OCH2OHCHCR1OR2CO二酰甘油二酰甘油脂肪酶R1COOHH2OCH2OHCH2OHCHOR2CO单酰甘油单酰甘油脂肪酶R2COOHH2OCH2OHCH2OHCHHO甘油OCH2OCH2OCHCR1OR2COOCR3三酰甘油甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。二.甘油的代谢其反应如下：CH2OHCH2OHCHHO甘油ADPATP甘油激酶CH2OHCH2OPO32-CHHO3-磷酸甘油CH2OHCH2OPO32-CO磷酸二羟丙酮磷酸甘油脱氢酶NAD+NADH.H+二.甘油的代谢其中第一步反应需要消耗ATP，而第二步反应可生成还原型辅酶Ⅰ。磷酸二羟丙酮为磷酸丙糖，是糖酵解途径的中间产物，因此既可以继续氧化，经丙酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和水，又可经糖异生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。将末端甲基上连有苯环的脂肪酸喂饲狗,然后检测狗尿的产物偶数碳脂肪酸苯乙酸苯乙尿酸奇数碳脂肪酸苯甲酸苯尿酸三.脂肪酸的b-氧化途径

b-氧化的发现b-氧化作用的提出是在十九世纪初，FranzKnoop在此方面作出了关键性的贡献。三.脂肪酸的b-氧化途径b-氧化途径是在脂肪酸的b-碳原子上进行氧化，然后在a-碳原子和b-碳原子之间发生断裂。每进行一次b-氧化作用，分解出一个二碳片段，即乙酰CoA,生成较原来少两个碳原子的脂肪酸。三.脂肪酸的b-氧化途径b-氧化作用的部位：油料作物种子萌发时乙醛酸循环体(glyoxysome，简称乙醛酸体)线粒体基质1.脂肪酸β-氧化的过程三.脂肪酸的b-氧化途径(1)脂肪酸的活化

(2)脂肪酸的转运

(3)b-氧化的历程(1)脂肪酸的活化脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与CoA酯化成脂酰CoA的过程。三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程R-C-OHO＋CoA-SHR-C-SCoAOAMP+PPiATP脂酰CoA合成酶(1)脂肪酸的活化在体内，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反应不可逆。脂肪酸的活化需要ATP的参与。每活化1分子脂肪酸，需要1分子ATP转化为AMP，即要消耗2个高能磷酸键。这可以折算成需要2分子ATP水解成ADP。三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程R-C-OHO＋CoA-SHR-C-SCoAOAMP+PPiATP脂酰CoA合成酶三.脂肪酸的b-氧化途径脂酰CoA合成酶内质网脂酰CoA合成酶硫激酶12碳以上线粒体脂酰CoA合成酶

(2)脂肪酸的转运脂肪酸的b-氧化作用通常是在线粒体的基质中进行的，而在细胞质中形成的脂酰CoA不能透过线粒体内膜，需依靠内膜上的载体肉碱携带，以脂酰肉碱的形式跨越内膜而进入基质。肉碱（也叫肉毒碱，carnitine）的结构如下：三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程脂酰CoA的转运过程见下图：(2)脂肪酸的转运三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程(3)β-氧化的历程脂酰CoA进入线粒体后，经历多次β-氧化作用而逐步降解成多个二碳单位——乙酰CoA。三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程每次b-氧化作用包括四个步骤。三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程(3)β-氧化的历程脱氢水化再脱氢硫解以上的四步反应组成了一次β-氧化作用，产生乙酰CoA和缩短了两个碳原子的脂酰CoA。每轮b-氧化作用的总反应式：

(3)β-氧化的历程三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程对于长链脂肪酸，需要经过多次b-氧化作用，每次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（当脂肪酸含偶数碳时）或三碳（当脂肪酸含奇数碳时）的脂酰CoA。(3)β-氧化的历程三.脂肪酸的b-氧化途径1.脂肪酸β-氧化的过程下图是软脂酸（棕榈酸C15H31COOH）的b-氧化过程，它需经历七轮b-氧化作用而生成8分子乙酰CoA。三.脂肪酸的b-氧化途径2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化对于偶数碳饱和脂肪酸，b-氧化过程的化学计量：脂肪酸在b-氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1分子ATP转变成了AMP，消耗了2个高能磷酸键，相当于2分子ATP。在b-氧化过程中，每进行一轮，使1分子FAD还原成FADH2、1分子NAD+还原成NADH，两者经呼吸链可分别生成1.5分子和2.5分子ATP，因此每轮b-氧化作用可生成4分子ATP。b-氧化作用的产物乙酰CoA可通过三羧酸循环而彻底氧化成CO2和水，同时每分子乙酰CoA可生成10分子ATP。三.脂肪酸的b-氧化途径2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化1分子软脂酸彻底氧化生成ATP的分子数一次活化作用-2七轮b-氧化作用+4×7=+28八分子乙酰CoA的氧化+10×8=+80总计+106三.脂肪酸的b-氧化途径2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化饱和脂肪酸

十二酸月桂酸C11H23COOH

十四酸豆蔻酸C13H27COOH十六酸棕榈酸(软脂酸)

C15H31COOH十八酸硬脂酸C17H35COOH

二十酸花生酸C19H39COOH不饱和脂肪酸

十八碳-9-烯酸油酸十八碳-9,12-二烯酸

亚油酸十八碳-9,12,15-三烯酸亚麻酸脂肪酸在油料种子萌发时乙醛酸体中通过b-氧化产生的乙酰CoA一般不用作产能形成ATP，而是通过乙醛酸循环（见后）转变成琥珀酸，再经糖的异生作用转化成糖。三.脂肪酸的b-氧化途径2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化大多数脂肪酸含偶数碳原子，它们通过b-氧化可全部转变成乙酰CoA，但一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮b-氧化作用后，产生丙酰CoA。三.脂肪酸的b-氧化途径3.奇数碳链脂肪酸的氧化丙酰CoA的代谢在动物体内依照如下图所示的途径进行，先进行羧化，然后经过两次异构化，形成琥珀酰CoA。三.脂肪酸的b-氧化途径3.奇数碳链脂肪酸的氧化油酰CoA

的氧化三.脂肪酸的b-氧化途径偶数碳不饱和脂肪酸的氧化有C=C,少一个FAD,有C-OH呢?脂肪酸在一些酶的催化下，在a-碳原子上发生氧化作用，分解出一个一碳单位CO2，生成缩短了一个碳原子的脂肪酸。这种氧化作用称为脂肪酸的a-氧化作用。四.脂肪酸的a-氧化途径a-氧化作用是1956年由Stumpf,P.K.首先在植物种子和叶片中发现的，后来在动物脑和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。该途径以游离脂肪酸作为底物，在a-碳原子上发生羟化（-OH）或氢过氧化（-OOH），然后进一步氧化脱羧，其可能的机理下图所示。四.脂肪酸的a-氧化途径a-氧化作用对于生物体内奇数碳脂肪酸的形成；含甲基的支链脂肪酸（植烷酸）的降解；过长的脂肪酸（如C22、C24）的降解起着重要的作用四.脂肪酸的a-氧化途径脂肪酸的w-氧化是指脂肪酸的末端（w-端）甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形成a,w-二羧酸的过程。五.脂肪酸的w-氧化途径生成的a,w-二羧酸可从两端进行b-氧化作用而降解。动物体内的十二碳以下的脂肪酸常常通过w-氧化途径进行降解；植物体内的在w-端具有含氧基团（羟基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通过w-氧化作用生成的，这些脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组成成分；一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成水溶性产物，这种降解过程首先要进行w-氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通过b-氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高达0.5克/天/平方米。五.脂肪酸的w-氧化途径有不少的细菌、藻类和处于一定生长阶段的高等植物（如正在萌发的油料种子），脂肪酸降解的主要产物乙酰CoA还可以通过另外一条途径——乙醛酸循环（glyoxylatecycle），将2分子乙酰CoA合成1分子四碳化合物琥珀酸。六.乙醛酸循环H2CCOO_COO_COH2CCOO_COO_CH2CCOO_HOH2CCOO_COO_CCCOO_HHOHOCCOO_HH2CCOO_COO_CHOHOCSCoAH3C～HSCoA(1)(2)H2CCOO_COO_CH2(3)OCSCoAH3C～CoASH(4)NAD+NADH+H+(5)（1）柠檬酸合酶（2）顺乌头酸酶（3）异柠檬酸裂解酶（4）苹果酸合酶（5）苹果酸脱氢酶1.乙醛酸循环的过程六.乙醛酸循环P3191.乙醛酸循环的过程乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰CoA转变成一分子琥珀酸。其总反应为：六.乙醛酸循环OCSCoAH3C～NADH+H+NAD+H2CCOO_COO_CH2＋2CoASH乙酰CoA琥珀酸21.乙醛酸循环的过程乙醛酸循环与三羧酸循环相比，可以看成是三羧酸循环的一个支路，它在异柠檬酸处分支，绕过了三羧酸循环的两步脱羧反应，因而不发生氧化降解。参与乙醛酸循环的酶除了异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶外，其余的酶都与三羧酸循环的酶相同。异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶是乙醛酸循环的关键酶。六.乙醛酸循环2.乙醛酸循环的生物学意义乙醛酸