第28章、脂肪酸的分解代谢（p230）本章重点：1、脂肪酸分解代谢过程，2、脂肪酸代谢的能量产生，3、脂肪酸分解脱氢，4脂肪酸分解代谢和糖酵解的关系。

本章主要内容：一、脂肪的水解——脂酶的水解作用（细胞质中）生物体内脂肪是由脂肪酶水解，在脂肪酶的催化下生成一分子甘油和三分子脂肪酸，脂肪酶的特点：主要作用于有酯键的化合物，不论脂肪来源于什么组织，不论脂肪酸碳链的长短，只要是酯键，脂肪酶就可以使其断裂，这就是酶的专一性即键专一性。

事实上，脂肪的水解不是一步完成的，而是分步完成，分步进行水解。

第一步脂肪酶水解第一或第三全酯键，即α或α′酯键，如果第一步水解α-酯键，第二水解α′酯键，生成α和α′脂肪酸和甘油-酯，最后，β-位的脂肪酸在转移酶的催化下β-的脂肪酸转到α或α′位上，再在脂肪酶的作用下，脂肪酸水解下来，共生成三分子脂肪酸和一分子甘油，水解过程为：脂肪（甘油三酯）水解的产物：一分子甘油和三分子脂肪酸。

二、甘油的转化脂肪的水解产物甘油是联系脂肪代谢和糖代谢的重要化合物，它可以轩化成磷酸甘油醛进入糖代谢，其代谢过程为：生成的磷酸2羟丙酮有两种去路：1、DHAP可以进入EMP途径生成pyr，再经脱氢、脱羟生成乙酰COA，经TCA循环氧化成CO2和H2O。

2、G-3-P可以与DHAP逆EMP途径在醛缩酶催化下生成F-1.6-P,继续转化成糖类。

甘油被彻底氧化以后可以生成多少molATP呢？首先总结氧化的部位：①α-磷酸甘油脱氢，生成1molNADH·H+②G-3-P生成1，3-DPG 1molNADH·H+③Pyr脱氢 1molNADH·H+④异柠檬酸脱氢1molNADH·H+⑤α-酮戊二酸脱氢 1molNADH·H+⑥平果酸脱氢 1molNADH·H+⑦琥珀酸脱氢 1molFADH2琥珀酰COA→琥珀酸另外，甘油还可在代谢的过程中转化到蛋白质中去，如进入TCA后生成Pyr、OAA、α-Kg等可经转氨基作用生成Ala、Asp和Glu参与到蛋白质的合成中去。

三、脂肪酸的降解脂肪酸的降解（分解）即氧化分解有几种形式，最重要的是β-氧化，其次是α-氧化和ω-氧化。

（一）β-氧化（线粒体内进行）1、概念：脂肪酸的β-氧化作用是脂肪酸经一系列酶的作用，从α、β碳位之间断裂生成1mol乙酰COA和比原来脂肪酸少两个碳原子的脂酰COA。

2、β-氧化过程：脂肪酸β-氧化的合成过程包括下列几个主要步骤：1）活化或叫做脂酰COA的形成：脂肪酸首先与辅酶A缩合同时消耗一分子ATP，形成活化的脂酰COA，这步反应要消耗ATP的两个高能磷酸键。

第一步反应是在脂酰 COA合成酶的催化下进行的，活化了的脂酰COA借线粒体内膜两侧的肉毒碱脂酰COA转移酶的作用，进入线粒体内。

肉毒碱脂酰COA转移酶脂酰COA++COA肉毒碱的结构：肉毒碱起携带脂肪酸酰基通过线粒体内膜的作用。

肉毒碱脂酰COA转移酶有两个同工酶，一是位于内膜外侧的肉毒碱脂酰COA转移酶I促进脂酰COA转化为脂酰肉毒碱从而移至膜内，进入膜内的脂酰肉毒碱又经内膜内侧的肉毒碱-脂酰COA转移酶Ⅱ的催化重新转变成脂酰COA。

脂酰肉毒碱可穿过内膜进到衬质酶I：肉毒碱：脂酰COA转移酶（外侧）酶Ⅱ：肉毒碱：脂酰COA转移酶（内侧）2）脱氢：脂酰COA在脱氢酶的作用下，以NAD+作为氢体，在α及β碳上原子上各去一个氢原子，形成具有双键形式的α-β-烯脂酰COA。

3）加水：α、β-烯脂酰COA在烯脂酰COA水合酶的作用下，加水形成β-羟脂酰COA，α-位加H，β-位加羟基，生成β-羟脂酰COA，烯脂酰COA水合酶，可以作用于反式的烯脂酰COA生成L-羟脂酰，作用于顺式的烯脂酰COA只能生成D-型羟脂酰COA。

4）脱氢：β-羟脂酰COA在羟脂酰COA脱氢酶的作用下，以NAD+为受氢体，在β-碳原子上脱去两个氢原子形成β-酮脂酰COA。

5）硫解：β-酮脂酰COA在硫解酶的作用下，α、β-之间C-C键断裂生成乙酰COA和一个减少两个碳原子的脂酰COA。

到此为止，脂肪酸经活化、脱氢、加水、再脱氢、硫解5个步骤以后，从脂肪酸的的β-碳位上硫解下两个硫的乙酰CoA即是脂肪酸β氧化的全过程，剩下比原来少两个碳的脂酰CoA，对于偶数碳原子的脂肪酸来说，经多次β氧化都分解成为乙酰CoA，对于奇数原子的脂肪酸除了生成乙酰COA以外，还要生成1分子的丙酰COA。

3、脂肪酸β-氧化的酶①脂酰COA合成酶EC、6、2、1、3②脂酰COA脱氢酶EC、1、3、99、3③烯脂酰COA水合酶EC、4、2、1、17④羟脂酰COA脱氢酶EC、1、1、1、35⑤乙酰COA乙酰移换酶（或β-酮酮脂酰COA硫解酶）EC、2、3、1、164、总结脂肪酸β-氧化有三个要点1）脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗ATP分子的两个高能磷酸键。

2）除脂酰COA 合成酶外，其余四种酶都属于线粒体酶。

3）β-氧化作用包括：活化、脱氢、水合作用，再氧化脱氢和硫解5个步聚重复进行，使脂肪酸完全氧化成乙酰COA，以硬脂酸为例：由此可见一摩尔C18硬脂酸经8次β-氧化生成9mol乙酰COAC16软脂酸经7次β-氧化生成8mol乙酰COAC14豆蔻酸经6次β-氧化生成7mol乙酰COAC12月桂酸经5次β-氧化生成6mol乙酰COA以下类推5．脂肪酸β-氧化的产物：①乙酰C O A、②少量丙酰COA、③FADH2和NADH·H+，十八碳的硬脂酸经8次β-氧化其产物是9molCH3COSC O A和8mol NADH·H+。

（一）（二）β-氧化产物的去路（即产物的转化间题）主要是乙酰COA。

1、1、乙酰C O A进入中心代谢途径：经三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O，在TCA循环过程中有3分子NAD和1分子FAD被还原，分别生成三分子NADH·H+和1分子FADH2，在此主要讨论能量间题。

以C16脂肪酸为例：①能量的生成：21+14+72+16+8=131molATP-1=130（活化消耗1个）②CO2的生成：8mol乙酰COA经TCA循环生16molCO2③H20的生成：共生成31分子NADH·H+、15分子FADH2，共消耗氧23分子，H经电子传递与23分子氧结合成46分子H20。

31分子NADH·H+经ETS生成93分子ATP，生成93分子H20。

15分子FADH2经ETS生成30分子ATP，生成30分子H2O。

所以，棕榈酸经彻底氧化后生成的H2O=46+93+30=169分子H20，但每一次β-氧化烯脂酰COA生成羟脂酰COA需加进1分子H2O，所以棕榈酸净生成的H2O分子应该是169-7=162（H20）。

结论：棕榈酸经彻底氧化后生成了十六摩尔的CO2和162molH2O并提供130摩尔ATP的能量。

要求每个同学能计算脂肪酸氧化后水、能量、二氧化碳的生成。

与葡萄糖的氧化后提供36molATP相比，脂肪酸氧化所提供的能量多了几倍。

下面将不同的脂肪酸在生物体内氧化缺消耗的O2数目和产生NADH·H+、FADH2的数目以及产生ATP的数目列表说明：脂肪酸 O2 NADH·H+ FADH2 ATP硬脂酸 26 35 17 147软脂酸 23 31 15 130豆冠酸 20 27 13 113月桂酸 17 23 11 96葵酸 14 19 9 89辛酸 11 15 7 82脂肪酸每少两个碳原子，氧的数目相差3个，NADH·H+的数相差4个，FADH2相差2个，ATP相差7个。

2、2、乙酰COA进入乙醛酸循环乙醛酸循环称GAC（Ghyoxylate acid cycle）在乙醛酸体内进行。

脂肪酸的β-氧化的产物乙酰COA，并不一定完全通过三羧酸循环，被彻底氧化，它还可以通过乙醛酸体中所发生的乙醛酸循环转变成碳水化合物。

油料种子在萌发时，能把贮存的脂肪转变成碳水化合物，在这种转变过程中，乙醛酸循环是一个必经的途径。

在发芽的油料种子细胞中，存在一种包含有乙醛酸循环中全部酶系统的微粒体-乙醛酸体，脂肪酸被氧化分解为乙酰COA随即进入乙醛酸体进行乙醛酸循环，乙醛酸循环中存在有和三羧酸循环中某些部分相同的酶，但是，乙醛酸循环同三羧酸循环是不同的代谢途径，在乙醛酸循环中乙酰COA首先和昔草酰乙酸缩合为柠檬酸，然后转变为异柠檬酸，这个过程中的酶和TCA循环中的酶是相同的。

但是，异柠檬酸并不象三羧酸循环那样进行氧化脱羧作用，而是在异柠檬酸裂解酶的催化下分解为琥珀酸和乙醛酸。

然后，乙醛酸在苹果酸合成酶的催化下和乙酰COA合成为苹果酸。

生成的琥珀酸从乙醛酸体转移到线粒体内进入三羧酸循环，或经脱羧作用转化为磷酸烯醇式丙酮酸并沿着EMP途径的逆方向合成糖，循环过程可用图表示：脂肪酶脂肪脂肪酸+甘油从这个图中看出，乙酰COA在两处进入乙醛酸循环，一处是与草酰乙酸合成柠檬酸，另一处是再与乙醛酸合成苹果酸，生成的琥珀酸穿过乙醛酸体进入细胞质再进到线粒体氧化成苹果酸，苹果酸又穿出线粒体进入细胞质沿EMP途径的逆反应去合成糖或淀粉，细胞器之间的关系可用下图表示：乙醛酸循环只有在一定的时候高等植物才有，油料种子在萌发时，脂肪酸很快消失，而糖量增加，一旦脂肪消耗完了，乙醛酸循环也就消失了。

（三）α-氧化作用：脂肪酸的α-氧化是指脂肪酸的α-碳位的氧化1、方式：α-氧化是在H2O2存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化，形成过氧脂肪酸，过氧脂肪酸再氧化成醛，最后由NAD+受氢，由专一的醛脱氢酶氧化为酸。

RCOOH比原来脂肪酸少了一个碳原子，可继续α-氧化长链脂肪酸在一定条件下，也可直接羟化，产生α-羟脂酸，再经氧化脱羧作用，以CO2形式，丢掉一个碳原子，并将偶数碳原子脂肪酸转化为奇数碳原子的脂肪酸。

少一个碳原子的脂肪酸经反复的α-氧化或β-氧化作用后，可能产生丙酸。

2、比较α-氧化和β-氧化的不同点1）酶的存在部位不同：β-氧化在线粒体基质中进行，α-氧化在细胞质中。

2）氧化的位置不同：α-氧化是在过氧化物酶的作用下，部位是α-碳原子上。

3）对底物要求不同：α-氧化脂肪酸碳链有一定的长度，至少要C14碳的脂肪酸才能发生α-氧化，低于C14的脂肪酸不能发生α-氧化，β-氧化则不要碳链的长度，例如：C4、C6等脂肪酸都可进行β-氧化。

4）产物不同：α-氧化有CO2的释放，β-氧化没有CO2的释放。

3、α-氧化的意义：1）生成丙酸，脂肪酸经α-氧化后再经β-氧化作用具有三碳物的生成，三碳物的作用：第一：氧化成乙酰COA→TCA循环中，第二：可氧化成琥珀酰COA→TCA循环中，第三：可转化成β-Ala、为COA和Acp的合成提供原料。