『壹』 脂肪酸有幾條分解途徑
第28章 脂肪酸的分解代謝
28.1 本章主要內容
1）脂肪酸代謝的主要途徑
2）脂肪酸代謝中的能量變化
3）酮體的代謝
28.2 教學目的和要求
通過本章學習，使學生掌握飽和脂肪酸的β-氧化途徑和能量變化以及酮體的代謝，了解代謝障礙引起的疾病的發病機制與防治。
28.3 重點難點
1. 脂肪酸的β-氧化途徑和能量變化
2. 酮體的代謝
28.4 教學方法與手段
講授與交流互動相結合，採用多媒體教學。
28.5授課內容
一、脂類的消化和吸收
1.脂類的消化（主要在十二指腸中）
食物中的脂類主要是甘油三酯80-90%，還有少量的磷脂6-10%，膽固醇2-3%。
胃的食物糜（酸性）進入十二指腸，刺激腸促胰液肽的分泌，引起胰臟分泌HCO-3 至小腸（鹼性）。脂肪間接刺激膽汁及胰液的分泌。膽汁酸鹽使脂類乳化，分散成小微團，在胰腺分泌的脂類水解酶作用下水解。
胰腺分泌的脂類水解酶如下：
① 三脂醯甘油脂肪酶（水解三醯甘油的C1、C3酯鍵，生成2-單醯甘油和兩個游離的脂肪酸。胰臟分泌的脂肪酶原要在小腸中激活。）
②磷脂酶A2（水解磷脂，產生溶血磷酸和脂肪酸）。
③膽固醇脂酶（水解膽固醇脂，產生膽固醇和脂肪酸）。
④輔脂酶（Colipase）（它和膽汁共同激活胰臟分泌的脂肪酶原）。
2.脂類的吸收
脂類的消化產物，甘油單脂、脂肪酸、膽固醇、溶血磷脂可與膽汁酸乳化成
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更小的混合微團（20nm），這種微團極性增大，易於穿過腸粘膜細胞表面的水屏障，被腸粘膜的拄狀表面細胞吸收。被吸收的脂類，在柱狀細胞中重新合成甘油三酯，結合上蛋白質、磷酯、膽固醇，形成乳糜微粒（CM），經胞吐排至細胞外，再經淋巴系統進入血液。
小分子脂肪酸水溶性較高，可不經過淋巴系統，直接進入門靜脈血液中。
3.脂類轉運和脂蛋白的作用
甘油三脂和膽固醇脂在體內由脂蛋白轉運。
脂蛋白：是由疏水脂類為核心、圍繞著極性脂類及載脂蛋白組成的復合體，是脂類物質的轉運形式。
載脂蛋白：（已發現18種，主要的有7種）在肝臟及小腸中合成，分泌至胞外，可使疏水脂類增溶，並且具有信號識別、調控及轉移功能，能將脂類運至特定的靶細胞中。
4.脂蛋白的分類及功能
1）皮下脂肪在脂肪酶作用下分解，產生脂肪酸，經血漿白蛋白運輸至各組織細胞中。
2）血漿白蛋白占血漿蛋白總量的50%，是脂肪酸運輸蛋白，血漿白蛋白既可運輸脂肪酸，又可解除脂肪酸對紅細胞膜的破壞。
二、甘油三酯的水解
甘油三酯的水解由脂肪酶催化。組織中有三種脂肪酶，逐步將甘油三酯水解成甘油二酯、甘油單酯、甘油和脂肪酸。
分解甘油三酯的三種酶是：
脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶）
甘油二酯脂肪酶
甘油單酯脂肪酶
1.甘油代謝
在脂肪細胞中，沒有甘油激酶，無法利用脂解產生的甘油。甘油進入血液，轉運至肝臟後才能被甘油激酶磷酸化為3-磷酸甘油，再經磷酸甘油脫氫酶氧化成磷酸二羥丙酮，進入糖酵解途徑或糖異生途徑。
2．脂肪酸的氧化
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1）飽和偶數碳脂肪酸的β氧化
脂肪酸進入細胞後，首先被活化成酯醯CoA，然後再入線粒體內氧化。 RCOO- + ATP + CoA-SH → RCO-S-CoA + AMP + ppi
生成一個高能硫脂鍵，需消耗兩個高能磷酸鍵，反應平衡常數為1，由於PPi水解，反應不可逆。
細胞中有兩種活化脂肪酸的酶：
內質網脂醯CoA合成酶，活化12C以上的長鏈脂肪酸
線粒體脂醯CoA合成酶，活化4~10C的中、短鏈脂肪酸
2）脂肪酸向線粒體的轉運
中、短鏈脂肪酸（4-10C）可直接進入線粒體，並在線粒體內活化生成脂醯CoA。
長鏈脂肪酸先在胞質中生成脂醯CoA，經肉鹼轉運至線粒體內。
線粒體內膜外側（胞質側）：肉鹼脂醯轉移酶Ⅰ催化，脂醯CoA將脂醯基轉移給肉鹼的β羥基，生成脂醯肉鹼。
線粒體內膜：線粒體內膜的移位酶將脂醯肉鹼移入線粒體內，並將肉鹼移出線粒體。
線粒體內:膜內側：肉鹼脂醯轉移酶Ⅱ催化，使脂醯基又轉移給CoA，生成脂醯CoA和游離的肉鹼。
脂醯CoA進入線粒體後，在基質中進行β氧化作用，包括4個循環的步驟。
3）脂醯CoA脫氫生成β-反式烯脂醯CoA
線粒體基質中，已發現三種脂醯CoA脫氫酶，均以FAD為輔基，分別催化鏈長為C4-C6，C6-C14，C6-C18的脂醯CoA脫氫。
4）△2反式烯脂醯CoA水化生成L-β-羥脂醯CoA
5）L-β-羥脂醯CoA脫氫生成β-酮脂醯CoA
6）β-酮脂醯CoA硫解生成乙醯CoA和（n-2）脂醯CoA
3. 脂肪酸β-氧化作用小結
1）脂肪酸β-氧化時僅需活化一次，其代價是消耗1個ATP的兩個高能鍵。
（1） 長鏈脂肪酸由線粒體外的脂醯CoA合成酶活化，經肉鹼運到線粒體
內；中、短鏈脂肪酸直接進入線粒體，由線粒體內的脂醯CoA合成
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酶活化。
（2） β-氧化包括脫氫、水化、脫氫、硫解4個重復步驟
（3） β-氧化的產物是乙醯CoA，可以進入TCA
2）脂肪酸β-氧化產生的能量
以硬脂酸為例，18碳飽和脂肪酸
胞質中： ⑴活化：消耗2ATP，生成硬脂醯CoA
線粒體內：⑵脂醯CoA脫氫：FADH2 ，產生2ATP
⑶β-羥脂醯CoA脫氫：NADH，產生3ATP
⑷β-酮脂醯CoA硫解：乙醯CoA → TCA，12ATP
(n-2)脂醯CoA → 第二輪β氧化
活化消耗： -2ATP
β氧化產生： 8×（2+3）ATP = 40
9個乙醯CoA： 9×12 ATP = 108
凈生成： 146ATP
飽和脂酸完全氧化凈生成ATP的數量：(8.5n-7)ATP (n 為偶數)
硬脂酸燃燒熱值：–2651 kcal
β-氧化釋放：146ATP×(-7.3Kcal)=-1065.8Kcal
轉換熱效率
3）β-氧化的調節
⑴脂醯基進入線粒體的速度是限速步驟，長鏈脂酸生物合成的第一個前體丙二酸單醯CoA的濃度增加，可抑制肉鹼脂醯轉移酶Ⅰ，限制脂肪氧化。
⑵[NADH]/[NAD+]比率高時，β—羥脂醯CoA脫氫酶便受抑制。
⑶乙醯CoA濃度高時；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂醯CoA有兩條去路： ①氧化。②合成甘油三酯） 1065.840.2%2651
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4.不飽和脂酸的β氧化
1）單不飽和脂肪酸的氧化
2）多不飽和脂酸的氧化
5.奇數碳脂肪酸的β氧化
奇數碳脂肪酸經β氧化，最後可得到丙醯CoA，丙醯CoA有兩條代謝途徑：
1）丙醯CoA轉化成琥珀醯CoA，進入TCA。動物體內存在這條途徑，因此，在動物肝臟中奇數碳脂肪酸最終能夠異生為糖。
反芻動物瘤胃中，糖異生作用十分旺盛，碳水化合物經細菌發酵可產生大量丙酸，進入宿主細胞，在硫激酶作用下產丙醯CoA，轉化成琥珀醯CoA，參加糖異生作用。
2）丙醯CoA轉化成乙醯CoA，進入TCA
這條途徑在植物、微生物中較普遍。有些植物、酵母和海洋生物，體內含有奇數碳脂肪酸，經β氧化後，最後產生丙醯CoA。
6.ω—氧化（ω端的甲基羥基化，氧化成醛，再氧化成酸）
動物體內多數是12C以上的羧酸，進行β氧化，但少數的12C以下的脂酸可通過ω—氧化途徑，產生二羧酸，如11C脂酸可產生11C、9C、和7C的二羧酸（在生物體內並不重要）。
ω—氧化涉及末端甲基的羥基化，生成一級醇，並繼而氧化成醛，再轉化成羧酸。
ω—氧化在脂肪烴的生物降解中有重要作用。泄漏的石油，可被細菌ω氧化，把烴轉變成脂肪酸，然後經β氧化降解。
7.酮體的代謝
脂肪酸β-氧化產生的乙醯CoA，在肌肉和肝外組織中直接進入TCA，然而在肝、腎臟細胞中還有另外一條去路：生成乙醯乙酸、D-β-羥丁酸、丙酮，這三種物質統稱酮體。
酮體在肝中生成後，再運到肝外組織中利用。
8.酮體的生成
酮體的合成發生在肝、腎細胞的線粒體內。
形成酮體的目的是將肝中大量的乙醯CoA轉移出去，乙醯乙酸佔30%，β……