脂类代谢

化下，反式烯脂酰辅酶A的双键上加1分子水形成L（+）β-羟脂酰辅酶A。

HRCHΔ 反式烯脂酰CoA2OCSCoA+ H2O- H2OOHHRCHCHOCSCoAC

③ L(+) β-羟脂酰辅酶A的脱氢：经 L(+)β-羟脂酰辅酶A脱氢酶[L(+)β-hydroxyac -yl CoA ehydrogenase]催化，在 L(+)β-羟脂酰辅酶A的C3的羟基上脱氢氧化成β-酮脂酰辅酶A。此酶以NAD+为辅酶。该酶虽然对底物链长短无专一性，但有明显的立体特异性，只对L-型异构体的底物有活性。不能作用于D-型底物。

OHHRCHCH β - 酮脂酰 -CoAOCSCoANAD ++NADH + H L (+)β - 羟脂酰CoAOCOCH2___ CSCoAR

④β-酮脂酰辅酶A的硫解：在硫解酶(thiolase)即酮脂酰硫解酶(β-ketoacyl-CoA thiolase)催化下，β-酮脂酰辅酶A被第二个辅酶A分子硫解，产生乙酰辅酶A和比原来少两个碳原子的脂酰辅酶A。

ORCCH2 _ CSCoA +HSCoARH2COCSCoA + H3COCSCoA L(+)β - 羟脂酰 -SCoAO β - 酮脂酰 CoA乙酰 CoA

虽然β-氧化作用中四个步骤都是可逆反应，但由于硫解酶催化的硫解反应是高度放能反应，△G0/＝-28.03kJ／mol。整个反应平衡点偏向于裂解方向，难以进行逆向反应。所以脂肪酸氧化得以继续进行。

综上所述，脂肪酸β-氧化作用有四个要点：① 脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗1个ATP分子的二个高能键，其活化酶在线粒体外；② 在线粒体外活化的长链脂酰CoA需经肉碱携带进入线粒体；③ 所有脂肪酸β-氧化的酶都是线粒体酶；④ β-氧化过程包括脱氢、水化、再脱氢、硫解四个重复步骤。最终1分子脂肪酸变成许多分子乙酰CoA(如图8-2)。生成的乙酰CoA可以进入三羧酸循环，氧化成CO2及H2O，也可以参加其他合成代谢。

（４）脂肪酸β-氧化过程中的能量转变。脂肪酸在β-氧化过程中，每形成1分子乙酰辅酶A，就使1分子FAD还原为FADH2，并使1分子NAD+还原为NADH+H+。FADH2进入呼吸链生成2分子ATP；NADH+H+ 进入呼吸链生成3分子ATP。现以软脂酰辅酶A为例，说明其产生ATP的过程：

软脂酰辅酶A+HSCoA+FAD+NAD++H2O ──→ 豆蔻脂酰辅酶A+乙酰辅酶A+FADH2+NADH+H+

经过7次上述的β-氧化循环，即可将软脂酰辅酶A转变为8个分子的乙酰辅酶A。

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软脂酰辅酶A+7HS－CoA+7FAD+7NAD++7H2O ──→

8乙酰辅酶A+7FADH2+7NADH+7H+

每分子乙酰辅酶A进入三羧酸循环彻底氧化共形成12分子ATP，因此8分子乙酰辅酶A彻底氧化共形成8×12＝96分子ATP。而7分子FADH2和7分子NADH进入呼吸链共产生2×7+3×7＝35分子ATP。所以软脂酸彻底氧化为CO2和H2O生成96+35＝131分子ATP，由于软脂酸活化为软脂酰辅酶A消耗1分子ATP中的2个高能磷酸键的能量，因此净生成131-2＝129个ATP高能磷酸键。

当软脂酸氧化时，自由能的变化是-9790.56kJ/mol。ATP水解为ADP和Pi时，自由能的变化为-30.54kJ/mol。软脂酸生物氧化净生成129个ATP，可产生30.54×129＝

3939.66kJ的能量。因此在软脂酸氧化时约有40％的能量转换成磷酸键能贮存于ATP中。

图8-2 脂酰CoA的降解

2．不饱和脂肪酸的氧化

不饱和脂肪酸的氧化途径和上述饱和脂肪酸的β-氧化途径相似。但由于它比相应的饱和脂肪酸多一个双键，所以在氧化过程中还需要有一个酶把脂肪酸分子中原有的顺式双键结构催化转变为反式结构以适于烯脂酰辅酶A水合酶的要求。如果不饱和脂肪酸带有两个双键则还要另加一个酶把D（-）β-羟脂酰CoA催化转变成L（+）β-羟脂酰辅酶A，以适应脂酰-CoA脱氢酶的要求，使之继续按β-氧化途径进行。前一种酶称为Δ3-顺-Δ2 -反-烯脂酰CoA异构酶，它催化Δ3-顺烯脂酰辅酶A转变为Δ2 -反烯脂酰辅酶A。

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后一种酶称为β-羟脂酰辅酶A差向酶。 现以十八碳二烯酸为例说明上述两个酶的作用，并表示出不饱和脂肪酸的氧化途径（如图8-3）。

181291OCSCoAO亚油酰CoAcis-Δ9,cis-Δ123次β-氧化3CH3CγβCα烯脂酰CoA异构酶SCoAOSCoAcis-Δ3,cis-Δ6γαββ-氧化作用CSCoAOtrans-Δ2,cis-Δ6乙酰-CoA54321SCoACOtrans-Δ2,cis-Δ42,4-二烯脂酰CoA还原酶NADPH+H+NADP+54烯脂酰CoA异构酶321COSCoAtrans-Δ3544次β-氧化32O1OCSCoAtrans-Δ25CH3CSCoA

图8-3 不饱和脂肪酸的氧化过程

3．奇数碳脂肪酸的β-氧化

生物界的脂肪酸大多数为偶数碳原子，但在许多植物、海洋生物、石油酵母等体内还有部分奇数碳脂肪酸存在。它们按β- 氧化进行，除产生乙酰辅酶A外，最后还剩下一个丙酰辅酶A。丙酰辅酶A不能再按β-氧化继续降解，它经3步酶反应转变成琥珀酰

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辅酶A。

OCH3CH2CCoA丙酰-CoA羧化酶CO2ATPH2OCOOHCCOD-甲基丙二酰-CoACH3CoA甲基丙二酸单 酰CoA差向酶丙酰-CoACOOH3CCCOD-甲基丙二酰-CoAHCoA甲基丙二酸单 酰CoA变位酶COOH2CCO琥珀酰- CoACH2CoA三羧酸循环

4．脂肪酸的α- 氧化

Stumpf，P．K．1956年发现植物线粒体中除有β- 氧化作用外， 还有一种特殊的氧化途径，称为α- 氧化作用。这种氧化途径后来也在动物的脑和肝细胞中发现。这个氧化过程是首先使α- 碳原子氧化成羟基，再氧化成酮基，最后脱酸成为少一个碳的脂肪酸。在这个氧化系统中，仅以游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，产物既可以是D-α-羟基脂肪酸，也可以是含少一个碳原子的脂肪酸。α-氧化的机制至今尚不十分清楚，其可能的途径是：

长链脂肪酸在一定条件下可直接羟化，产生α-羟脂肪酸，再经氧化脱羧作用生成CO2和少一个碳原子的脂肪酸。

+O2, NADPH + HRCH2COOH单加氧酶Fe2+抗坏血酸RCHOHCOOHNAD +脱氢酶RCHOCOOH +NADH + H脂肪酸脱羧酶ATP, NAD+, 抗坏血酸L -α - 羟脂肪酸RCOOH + CO 2脂肪酸( 少一个碳原子 )α - 酮脂酸

D-α- 羟脂肪酸不能被脱氢酶催化，但可经脱羧和脱氢协同作用，最后产生脂肪醛。 业已证明，哺乳动物组织将绿色蔬菜的叶绿醇氧化为植烷酸后，即通过α-氧化系统将植烷酸氧化为降植烷酸和CO2。在正常情况下，由于组织能十分迅速地降解植烷酸，所以血清中很难找到它。但一种少见的遗传病──Refsum/S病患者，因缺少α-氧化酶系，植烷酸不被氧化。植烷酸的α-氧化反应如图8-4。

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