掌握脂肪酸的β-氧化代谢途径，了解不饱和脂肪酸的代谢过程。

一、脂肪酸的β氧化作用

1.脂肪酸的活化（细胞质）

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。

3.β氧化作用

首先，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。随后，△2反式烯脂酰CoA水化生成L-β-羟脂酰CoA，L-β-羟脂酰CoA脱氢生成β-酮脂酰CoA，β-酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA和（n-2）脂酰CoA。

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。β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。β-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA。

4.脂肪酸β-氧化产生的能量

以硬脂酸为例，18碳饱和脂肪酸，胞质中活化消耗2ATP，生成硬脂酰CoA，线粒体内脂酰CoA脱氢生成FADH2，β-羟脂酰CoA脱氢生成NADH，β-酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA  →  TCA。

活化消耗： -2ATP，β氧化产生： 8×（1.5+2.5）ATP  =  32

9个乙酰CoA： 9×10 =  90 ATP

净生成：120个ATP。

5.β-氧化的调节

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；[NADH]/[NAD+]比率高时，β-羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制；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）。

6.不饱和脂酸的β氧化

（1）单不饱和脂肪酸的氧化

△3顺-△2反烯脂酰CoA异构酶改变双键位置和顺反构型。

（2）多不饱和脂酸的氧化

△3顺-△2反烯脂酰CoA异构酶改变双键位置和顺反构型，β-羟脂酰CoA差向酶改变β-羟基构型：D→L型。

7.奇数碳脂肪酸的β氧化

奇数碳脂肪酸经反复的β氧化，最后可得到丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径：

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。

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。

二、脂酸的其它氧化途径

1.α-氧化（不需活化，直接氧化游离脂酸）

植物种子、叶子、动物的脑、肝细胞，每次氧化从脂酸羧基端失去一个C原子。α氧化对于降解支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过分长链脂肪酸（如脑中C22、C24）有重要作用。

2.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，它们进行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。

三、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。

1.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-羟丁酸70%，少量丙酮（丙酮主要由肺呼出体外）。肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰CoA进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。当乙酰CoA不能再进入TCA时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身。

2.酮体的利用

肝外许多组织具有活性很强的利用酮体的酶。乙酰乙酸被琥珀酰CoA转硫酶（β-酮脂酰CoA转移酶）活化成乙酰乙酰CoA，心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中有较高的酶活性，可活化乙酰乙酸：乙酰乙酸+琥珀酰CoA→乙酰乙酰CoA+琥珀酸，然后，乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶硫解，生成2分子乙酰CoA进入TCA。

β-羟基丁酸由β-羟基丁酸脱氢酶催化，生成乙酰乙酸，然后进入上述途径。

丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进入TCA或异生成糖。

肝脏氧化脂肪时可产生酮体，但不能利用它（缺少β-酮脂酰CoA转移酶），而肝外组织在脂肪氧化时不产生酮体，但能利用肝中输出的酮体。在正常情况下，脑组织基本上利用Glc供能，而在严重饥饿状态，75%的能量由血中酮体供应。

3.酮体生成的生理意义

酮体是肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能量的一种形式。酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是心、脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。正常情况下，血中酮体0.03～0.5 mmal/2。在饥饿、高脂低糖膳食时，酮体的生成增加，当酮体生成超过肝外组织的利用能力时，引起血中酮体升高，导致酮症酸（乙酰乙酸、β—羟丁酸）中毒，引起酮尿。

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