第28章脂肪酸的分解代谢
28.1本章主要内容
1）脂肪酸代谢的主要途径
2）脂肪酸代谢中的能量变化
3）酮体的代谢
28.2教学目的和要求
通过本章学习，使学生掌握饱和脂肪酸的β-氧化途径和能量变化以及酮体的代谢，了解代谢障碍引起的疾病的发病机制与防治。
28.3重点难点
1.脂肪酸的β-氧化途径和能量变化
2.酮体的代谢
28.4教学方法与手段
讲授与交流互动相结合，采用多媒体教学。
28.5授课内容
一、脂类的消化和吸收
1.脂类的消化（主要在十二指肠中）
食物中的脂类主要是甘油三酯80-90%，还有少量的磷脂6-10%，胆固醇2-3%。
胃的食物糜（酸性）进入十二指肠，刺激肠促胰液肽的分泌，引起胰脏分泌HCO-3至小肠（碱性）。脂肪间接刺激胆汁及胰液的分泌。胆汁酸盐使脂类乳化，分散成小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶作用下水解。
胰腺分泌的脂类水解酶如下：
①三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的C1、C3酯键，生成2-单酰甘油和两个游离的脂肪酸。胰脏分泌的脂肪酶原要在小肠中激活。）
②磷脂酶A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸）。
③胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇和脂肪酸）。
④辅脂酶（Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原）。
2.脂类的吸收
脂类的消化产物，甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成
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更小的混合微团（20nm），这种微团极性增大，易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。
小分子脂肪酸水溶性较高，可不经过淋巴系统，直接进入门静脉血液中。
3.脂类转运和脂蛋白的作用
甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。
脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质的转运形式。
载脂蛋白：（已发现18种，主要的有7种）在肝脏及小肠中合成，分泌至胞外，可使疏水脂类增溶，并且具有信号识别、调控及转移功能，能将脂类运至特定的靶细胞中。
4.脂蛋白的分类及功能
1）皮下脂肪在脂肪酶作用下分解，产生脂肪酸，经血浆白蛋白运输至各组织细胞中。
2）血浆白蛋白占血浆蛋白总量的50%，是脂肪酸运输蛋白，血浆白蛋白既可运输脂肪酸，又可解除脂肪酸对红细胞膜的破坏。
二、甘油三酯的水解
甘油三酯的水解由脂肪酶催化。组织中有三种脂肪酶，逐步将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。
分解甘油三酯的三种酶是：
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
甘油单酯脂肪酶
1.甘油代谢
在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液，转运至肝脏后才能被甘油激酶磷酸化为3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径。
2．脂肪酸的氧化
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1）饱和偶数碳脂肪酸的β氧化
脂肪酸进入细胞后，首先被活化成酯酰CoA，然后再入线粒体内氧化。RCOO-+ATP+CoA-SH→RCO-S-CoA+AMP+ppi
生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为1，由于PPi水解，反应不可逆。
细胞中有两种活化脂肪酸的酶：
内质网脂酰CoA合成酶，活化12C以上的长链脂肪酸
线粒体脂酰CoA合成酶，活化4~10C的中、短链脂肪酸
2）脂肪酸向线粒体的转运
中、短链脂肪酸（4-10C）可直接进入线粒体，并在线粒体内活化生成脂酰CoA。
长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA，经肉碱转运至线粒体内。
线粒体内膜外侧（胞质侧）：肉碱脂酰转移酶Ⅰ催化，脂酰CoA将脂酰基转移给肉碱的β羟基，生成脂酰肉碱。
线粒体内膜：线粒体内膜的移位酶将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线粒体。
线粒体内:膜内侧：肉碱脂酰转移酶Ⅱ催化，使脂酰基又转移给CoA，生成脂酰CoA和游离的肉碱。
脂酰CoA进入线粒体后，在基质中进行β氧化作用，包括4个循环的步骤。
3）脂酰CoA脱氢生成β-反式烯脂酰CoA
线粒体基质中，已发现三种脂酰CoA脱氢酶，均以FAD为辅基，分别催化链长为C4-C6，C6-C14，C6-C18的脂酰CoA脱氢。
4）△2反式烯脂酰CoA水化生成L-β-羟脂酰CoA
5）L-β-羟脂酰CoA脱氢生成β-酮脂酰CoA
6）β-酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA和（n-2）脂酰CoA
3.脂肪酸β-氧化作用小结
1）脂肪酸β-氧化时仅需活化一次，其代价是消耗1个ATP的两个高能键。
（1）长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoA合成酶活化，经肉碱运到线粒体
内；中、短链脂肪酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰CoA合成
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酶活化。
（2）β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤
（3）β-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA
2）脂肪酸β-氧化产生的能量
以硬脂酸为例，18碳饱和脂肪酸
胞质中：⑴活化：消耗2ATP，生成硬脂酰CoA
线粒体内：⑵脂酰CoA脱氢：FADH2，产生2ATP
⑶β-羟脂酰CoA脱氢：NADH，产生3ATP
⑷β-酮脂酰CoA硫解：乙酰CoA→TCA，12ATP
(n-2)脂酰CoA→第二轮β氧化
活化消耗：-2ATP
β氧化产生：8×（2+3）ATP=40
9个乙酰CoA：9×12ATP=108
净生成：146ATP
饱和脂酸完全氧化净生成ATP的数量：(8.5n-7)ATP(n为偶数)
硬脂酸燃烧热值：–2651kcal
β-氧化释放：146ATP×(-7.3Kcal)=-1065.8Kcal
转换热效率
3）β-氧化的调节
⑴脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，限制脂肪氧化。
⑵[NADH]/[NAD+]比率高时，β—羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。
⑶乙酰CoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰CoA有两条去路：①氧化。②合成甘油三酯）1065.840.2%2651
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4.不饱和脂酸的β氧化
1）单不饱和脂肪酸的氧化
2）多不饱和脂酸的氧化
5.奇数碳脂肪酸的β氧化
奇数碳脂肪酸经β氧化，最后可得到丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径：
1）丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。
反刍动物瘤胃中，糖异生作用十分旺盛，碳水化合物经细菌发酵可产生大量丙酸，进入宿主细胞，在硫激酶作用下产丙酰CoA，转化成琥珀酰CoA，参加糖异生作用。
2）丙酰CoA转化成乙酰CoA，进入TCA
这条途径在植物、微生物中较普遍。有些植物、酵母和海洋生物，体内含有奇数碳脂肪酸，经β氧化后，最后产生丙酰CoA。
6.ω—氧化（ω端的甲基羟基化，氧化成醛，再氧化成酸）
动物体内多数是12C以上的羧酸，进行β氧化，但少数的12C以下的脂酸可通过ω—氧化途径，产生二羧酸，如11C脂酸可产生11C、9C、和7C的二羧酸（在生物体内并不重要）。
ω—氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸。
ω—氧化在脂肪烃的生物降解中有重要作用。泄漏的石油，可被细菌ω氧化，把烃转变成脂肪酸，然后经β氧化降解。
7.酮体的代谢
脂肪酸β-氧化产生的乙酰CoA，在肌肉和肝外组织中直接进入TCA，然而在肝、肾脏细胞中还有另外一条去路：生成乙酰乙酸、D-β-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称酮体。
酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。
8.酮体的生成
酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内。
形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，乙酰乙酸占30%，β……
