《生物化学ii(苏维恒)脂类代谢和蛋白质代谢.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学ii(苏维恒)脂类代谢和蛋白质代谢.ppt（222页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、脂类代谢和蛋白质代谢脂类代谢和蛋白质代谢主讲：苏维恒主讲：苏维恒讲师讲师艾滋病疫苗国家工程实验室艾滋病疫苗国家工程实验室研究方向：研究方向：手足口病抗病毒药物发现手足口病抗病毒药物发现水通道蛋白在哺乳动物卵泡水通道蛋白在哺乳动物卵泡发育中的作用和机制研究发育中的作用和机制研究http:/ 第九章第九章 脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢(Fatty acid catabolism)一、脂质的消化、吸收和传送一、脂质的消化、吸收和传送二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化四、酮体四、酮体五、磷脂的代谢五、磷脂的代谢六、鞘脂类、甾醇的代谢六、鞘脂类、甾醇的代谢七
2、、脂肪酸代谢的调节七、脂肪酸代谢的调节脂类概述脂类概述1.1.概念概念 脂类，或称为脂质，是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物。脂类是广泛存在于自然界的一大类物质，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是生物体维持正常生命活动不可缺少的一大类有机化合物，是与糖类、蛋白质、核酸并列为四大类重要基本物质之一。它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，就是难溶于水，易溶于有机溶剂。WhiteandBrownAdiposeTissueWhiteAdiposeTissue(WAT,WhiteFat)lusedasastoreofenergy;l
3、actsasathermalinsulator;BrownAdiposeTissue(BAT,BrownFat)labundantinnewbornsandinhibernatingmammals;lContainsamuchhighernumberofmitochondriaandmorecapillariesthanwhitefat.ObesemouseandnormalmouseObesity“Superobese”male(1.77mand146kg)Classification:lWaistcircumference:102cm(man)and88cm(woman)-USA94/80
4、inEuropeanUnion;90inChinesemanand85inJapanesemanlwaisthipratio:0.9(man)and0.85(woman)USAlBMI:BodyMassIndex(20,25,30)lBodyfatpercentage:Bodyfat%=(1.2*BMI)+(0.23*age)5.4(10.8*gender)EffectsonhealthlMorbiditylMortalitylObesitysurvivalparadoxCausesofobesitylDietlSedentarylifestylelGeneticslMedicalandpsy
5、chiatricillnesslSocialdeterminants脂肪脂肪 又称三酯酰甘油或甘油三脂又称三酯酰甘油或甘油三脂类脂类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂脑磷脂2.2.脂类的分类脂类的分类(1)(1)单纯脂单纯脂 -是脂肪酸和醇类所形成的酯，其中典型的为甘油三酯。是脂肪酸和醇类所形成的酯，其中典型的为甘油三酯。(2)(2)复复合合脂脂 -除除醇醇类类、脂脂肪肪酸酸外外还还含含有有其其它它物物质质，如如磷磷酸酸、含含氮氮化化合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。(3)(3)其其它它脂脂 -为为一一类类不不含含有有脂脂肪肪
6、酸酸、非非皂皂化化的的脂脂，包包括括萜萜类类、前前列列腺素类和甾类化合物等。腺素类和甾类化合物等。单纯脂单纯脂复合脂复合脂 磷酸甘油脂，又称甘油磷脂，是最具有代表性的复合脂，广泛存在于动物、植物和微生物。磷酸甘油脂是细胞膜结构重要的组分之一，在动物的脑、心、肾、肝、骨髓、卵以及植物的种子和果实中含量较为丰富。最简单的磷酸甘油脂结构如图:贮藏物质贮藏物质/能量物质能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。脂肪组织储存脂肪,约占体重1020%。1g脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g糖彻底氧化仅供能16.7KJ。合理饮食合理饮食 脂肪氧化供能占脂肪氧化供
7、能占 151525%25%空腹空腹 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 50%50%以上以上 禁食禁食1 13 3天天 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 85%85%饱食、少动饱食、少动 脂肪堆积，发胖脂肪堆积，发胖3.3.脂类的功能脂类的功能生物体结构物质生物体结构物质（1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。（2）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分（1）必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键；亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键；花生四烯酸
8、20碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2）生物活性物质:激素、胆固醇、维生素等。用作药物用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。新功能：流感药物。InfluenzaVirus正黏液病毒科H：血凝素N：神经氨酸酶Cell153,112125,March28,2013(PD1)H1N1H5N1PD1PD1抑制流感病毒的复制抑制流感病毒的复制抑制流感病毒的复制抑制流感病毒的复制并改善严重的流感反应并改善严重的流感反应并改善严重的流感反应并改善严重的流感反应PD1PD1抑制病毒转录中的核输出抑制病毒转录中的核输出LipidBiologicallipidsareachemicall
9、ydiversegroupofcompounds,thecommonanddefiningfeatureofwhichistheir insolubility in water.Fats and oils(storage lipids)Phospholipids and sterol(major elements of membranes)Thefatsandoilsusedalmostuniversallyasstoredformsofenergyinlivingorganismsarederivativesoffattyacids.Typicaltypeoffattyacid-contai
10、ningcompoundsaretriacylglycerols.NomenclatureFattyacidsarenamedaccordingtothenumberofcarbonatomsinthechainandthenumberandpositionofanydoublebonds.Palmitate(C16:0)棕榈酸棕榈酸Stearate(C18:0)硬脂酸硬脂酸Oleate(C18:1)油酸油酸Linoleate(C18:2)亚油酸亚油酸Linolenate(C18:3)亚麻酸亚麻酸Arachidonate(C20:4)花生四稀酸花生四稀酸RolesComponentsofmem
11、branes(glycerophospholipidsandsphingolipids)CovalentlyjoinedwithsomeproteinsEnergystores(triacylglycerols)andfuelmoleculeAshormonesandintracellularsecondmessengers(DAG,diacylglycerol)一、脂质的消化、吸收和传送一、脂质的消化、吸收和传送 三脂酰甘油在人类的饮食脂肪中，以及作为代谢能量的主要贮存形式中约占90%。脂肪可完全氧化成CO2和H2O，由于脂肪分子中绝大部分碳原子和葡萄糖相比，都处于较低的氧化状态，因此脂肪氧
12、化代谢产生的能量按同等重量计算比糖类和蛋白质要高出2倍以上。食物成分含有的能量食物成分含有的能量成成 分分HH（kJ/gkJ/g干重）干重）糖糖 类类1616脂脂 肪肪3737蛋白质蛋白质1717（一）脂肪（三酰甘油）（一）脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。脂肪酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含1个双键（油酸）含2个双键（亚油酸）含3个双键（亚麻酸）含4个双键（花生四烯酸）三脂酰甘油的结构三脂酰甘油的结构1 1软脂酰软脂酰2,32,3二油酰甘油二油酰甘油 当当3 3个个脂脂肪肪酸酸都都是是同同一一种种脂脂肪肪酸酸时时，称称为
13、为简简单单三三脂脂酰酰甘甘油油，当当3 3个个脂脂肪肪酸酸至至少少有一个不同时，称为混合三脂酰甘油。有一个不同时，称为混合三脂酰甘油。三脂酰甘油三脂酰甘油（三酰甘油）（三酰甘油）（甘油三酯）（甘油三酯）某些天然存在的脂肪酸某些天然存在的脂肪酸通俗名通俗名系统名系统名简写符号简写符号熔点熔点月桂酸月桂酸n-n-十二酸十二酸12:012:044.244.2软脂酸软脂酸n-n-十六酸十六酸16:016:063.163.1花生酸花生酸n-n-二十酸二十酸20:020:076.576.5棕榈油酸棕榈油酸十六碳十六碳-9-9-烯酸（顺）烯酸（顺）16:116:19C9C-0.5-0.5-0.5-0.5鳕油
14、酸鳕油酸二十碳二十碳-9-9-烯酸（顺）烯酸（顺）20:120:19C9C23-23.523-23.5亚油酸亚油酸十八碳十八碳-9,12-9,12-二烯酸（顺，顺）二烯酸（顺，顺）18:218:29C,12C9C,12C-5-5-亚麻酸亚麻酸十八碳十八碳-9,12,15-9,12,15-三烯酸（全顺）三烯酸（全顺）18:318:39C,12C,15C9C,12C,15C-11-11花生四烯酸花生四烯酸二十碳二十碳-5,8,11,14-5,8,11,14-四烯酸四烯酸（全顺）（全顺）20:420:45C,8C,11C,14C5C,8C,11C,14C-49-49EPAEPA二十碳二十碳-5,8,
15、11,14,17-5,8,11,14,17-五烯酸五烯酸（全顺）（全顺）-54-53-54-53DHADHA二十二碳二十二碳-4,7,10,13,16,19-4,7,10,13,16,19-六烯六烯酸（全顺）酸（全顺）-45.5-45.5-44.1-44.1消化脂肪的酶消化脂肪的酶 消化脂肪的酶有胃分泌的胃胃脂脂肪肪酶酶、胰脏分泌的胰胰脂脂肪肪酶酶，它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水解下来。胰胰脂脂肪肪酶酶与一个称为辅辅脂脂肪肪酶酶的小蛋白质在一起，存在于脂质水界面上。胰脂肪酶催化1、3位脂肪酸的水解，生成2单酰甘油。胰液中还有酯酯酶酶，它它催催化化单单酰酰甘甘油油、胆胆固固醇醇酯酯和和维维生生素素
16、A A的的酯酯水水解解。另外，胰脏还分泌磷脂酶磷脂酶，它催化磷脂的2酰基水解。脂肪的乳化脂肪的乳化 由于三脂酰甘油是水不溶性水不溶性的，而消化作用的酶却是水溶性的水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂质水的界面脂质水的界面处发生的。若要消化迅速，必须尽量增大脂质水界面的面积。人摄入的脂肪在肝脏分泌的胆汁酸盐及磷脂酰胆碱胆汁酸盐及磷脂酰胆碱等物质（表面活性剂）的作用下，经小肠蠕动而乳化，大大地增大了脂质水的界面面积，促进了脂肪的消化和吸收。胆胆汁汁酸酸的的结结构构胆酸胆酸甘氨胆酸甘氨胆酸牛磺胆酸牛磺胆酸胆汁盐是胆固醇的氧化产物，极性构成外侧，疏水形成内侧，构成一个胶质颗粒。u消化：小肠上段脂类脂类
17、(TG(TG、CHCH、PLPL等等)微团微团胆汁酸盐乳化胆汁酸盐乳化胰脂肪酶、辅脂酶等水解胰脂肪酶、辅脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等长链脂肪酸、胆固醇等混合微团混合微团乳化乳化混混合合微微团团扩散扩散小肠粘膜小肠粘膜细胞内细胞内重新酯化重新酯化载脂蛋白结合载脂蛋白结合乳糜微粒乳糜微粒门静脉门静脉肝肝 脏脏u吸收：十二指肠下段及空肠上段中短链脂肪酸中短链脂肪酸血液、淋巴血液、淋巴全全 身身脂肪的吸收脂肪的吸收 脂肪经消化后的产物脂脂肪肪酸酸和和2 2单单酰酰甘甘油油由小肠上皮粘膜细胞吸收后，又转化为三三脂脂酰酰甘甘油油，然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒，释
18、放到血液，通过淋巴系统运送到各种组织中。短的和中等长度的脂肪酸被吸收进入门静脉血液，以游离形式直接送入肝脏。在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoproteinlipase）的作用下，乳糜微粒中的脂肪被水解成游离的脂肪酸和甘油，产生的脂肪酸被这些组织吸收，甘油被运送到肝脏和肾脏，转变成二羟丙酮磷酸。脂肪代谢脂肪代谢其其中中第第一一步步反反应应需需要要消消耗耗ATPATP，而而第第二二步步反反应应可可生生成成还还原原辅辅酶酶。磷酸二羟丙酮为磷酸丙糖，是糖酵解途径的中间产物，因此既可以继续氧化，经丙酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和水，又可经糖异生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。甘
19、甘油油被被被被运运送送到到肝肝脏脏和和肾肾脏脏，在在甘甘油油激激酶酶的的催催化化下下，被被磷酸化成磷酸化成3-3-磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。BreakdownoftriacylglycerolsThefattyacidsintriacylglycerolsarereleasedfromtheglycerolbackbonebytheactionoflipases.Thefreefattyacidscanthendegradedby oxidationtoproduceenergy.Theglycerolisconvertedintodihy
20、droxyacetonephosphatewhichentersglycolysis.三脂酰甘油的转移三脂酰甘油的转移 贮存在脂肪组织中的三脂酰甘油要转移时，先在激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶的作用下水解成甘油和脂肪酸。游离的脂肪酸进入血液，并与清清蛋蛋白白结结合合。形成脂脂肪肪清清蛋蛋白白复复合合物物可以大大增加脂肪酸的溶解度。磷脂、三脂酰甘油、胆固醇和胆固醇酯是以脂蛋白的形式转运的。在机体的各个部位，脂蛋白与特异的受体和酶作用而被吸收和利用。血脂血脂概念：概念：血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸等。血脂与血浆中的蛋白质结合形成水溶性复合物LP（lipop
21、rotein）形式存在和运输。由肝脏、脂肪细胞等组织合成后释放入血血脂来源：肠道中食物脂类的消化吸收 储存脂肪动员释放入血。运输运输-血浆脂蛋白血浆脂蛋白血脂的去路：进入脂肪组织储存；氧化供能；构成生物膜；转变为其它物质。脂蛋白的不同密度脂蛋白的不同密度 大多数蛋白质的密度为1.31.4g/ml，脂的密度一般为0.8g/ml。脂蛋白的密度取决于蛋白质和脂质的比例，蛋白质比例越大则密度越大。乳糜微粒（乳糜微粒（CMCM）极低密度脂蛋白（极低密度脂蛋白（VLDLVLDL）低密度脂蛋白低密度脂蛋白 （LDLLDL）高密度脂蛋白高密度脂蛋白 （HDLHDL）密度血浆脂蛋白血浆脂蛋白颗粒中间密度脂蛋白（
22、中间密度脂蛋白（IDLIDL）分类：超速离心法分类：超速离心法 CM VLDL IDL LDL HDL蛋白质蛋白质 12 10 18 25 50脂肪脂肪 8485 50 30 5 3胆固醇脂胆固醇脂 4 14 22 40 17磷脂磷脂 8 18 22 21 27 Apo A C B48 C B100 E B100 A A B100合成部位合成部位 小肠粘膜小肠粘膜 肝细胞肝细胞 肝肝 肝肝 各组织各组织功能功能 转运外源转运外源 转运内源转运内源 转运内源转运内源 运至全身运至全身 转运至肝转运至肝 甘油三脂甘油三脂 甘油三脂甘油三脂 胆固醇胆固醇 胆固醇酯胆固醇酯 胆固醇胆固醇胆固醇胆固醇
23、2 8 8 9 3血浆脂蛋白的组成、性质及功能血浆脂蛋白的组成、性质及功能HDLHDL和和LDLLDL与心血管疾病的关系与心血管疾病的关系 HDL和LDL的含量是一对二。两者都有重要任务：低密度脂蛋白把胆固醇从肝脏运送到全身组织，高密度脂蛋白将各组织的胆固醇送回肝脏代谢。HDL和LDL的相对量对于胆固醇在体内的去向和动脉蚀斑的形成是重要的。高水平的HDL有助于降低心血管疾病的危险，而高水平的LDL会增加冠状动脉及心血管疾病的危险。脂蛋白（a）Lp(a)导致动脉硬化动脉硬化是血栓的一个原因是血管平滑肌细胞增生导致Lp(a)是类似于LDLLp(a)作用于平滑肌细胞，产生炎症、促进细胞迁移和增殖（出
24、来形成动脉硬化）研究进展前情回顾1.脂类的分类2.脂类的功能3.命名法4.消化和吸收5.甘油的代谢6.血脂的来源和去路7.脂蛋白的分类二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化19041904年，年，Franz KnoopFranz Knoop的标记实验：的标记实验：实验前提：已知动物体内不能降解苯环实验方案：用苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物 -氧氧化化作作用用的提出是在二十世纪初，FranzKnoop 在此方面作出了关键性的贡献。他将末末端端甲甲基基上连有苯苯环环的脂肪酸喂饲狗，然后检测狗尿中的产物。结果发现，食用含偶数碳的脂肪酸的狗的尿中有苯乙酸的衍生物苯乙尿酸，而食用含奇数碳的脂肪酸的狗的尿中有苯甲
25、酸的衍生物马尿酸。KnoopKnoop由由此此推推测测无无论论脂脂肪肪酸酸链链的的长长短短，脂脂肪肪酸酸的的降解总是每次水解下两个碳原子。降解总是每次水解下两个碳原子。脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 据据此此，Knoop 提提出出脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化发发生生在在-碳碳原原子子上上，而而后后Ca与与Cb之之间间的的键键发发生生断断裂裂，从从而而产产生生二二碳碳单单位，此二碳单位位，此二碳单位Knoop推测是乙酸。推测是乙酸。以以后后的的实实验验证证明明KnoopKnoop推推测测的的准准确确性性，由由此此提提出出了了脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用。氧化作用。-氧氧化化作作用用是是指指脂脂肪肪酸酸在在
26、-碳碳原原子子上上进进行行氧氧化化，然然后后-碳碳原原子子和和-碳碳原原子子之之间间键键发发生生断断裂裂。每每进进行行一一次次-氧氧化化作作用用，分分解解出出一一个个二二碳碳片片段段，生生成成较较原原来来少少两个碳原子的脂肪酸。两个碳原子的脂肪酸。Early labeling experiments(1904):fatty acids are degraded by sequential removal of two-carbon unitsWhen dogs were fed with odd-numbered fatty acids attached to a phenyl group,b
27、enzoate was excreted;and when fed with even-numbered,phenylacetate was excreted.Hypothesis:the -carbon is oxidized,with two-carbon units released by each round of oxidation.These experiments are a landmark in biochemistry,in using synthetic label(the phenyl group here)to elucidate reaction mechanism
28、,and was done long before radioisotopes was used in biochemistry!脂肪酸脂肪酸-氧化的过程氧化的过程-氧氧化化作作用用的的部部位位：Localization of -oxidation occurs in mitochondria,线粒体基质。线粒体基质。脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸分解发生于原核生物的细胞溶胶及真核生物的线粒体基质中。脂肪酸在进入线粒体前，必须先与CoA形成脂酰CoA，这个反应是由脂脂酰酰CoACoA合合成成酶酶（acyl-CoAsynthetase）催化的。RCOOH+ATP+HS-CoARCOS-CoA+
29、AMP+PPi 无机焦磷酸酶无机焦磷酸酶2Pi脂肪酸的活化需要ATPATP的参与。每活化1分子脂肪酸，需要1分子ATP转化为AMP，即要消耗消耗2 2个高能磷酸键个高能磷酸键。这在计算能量利用时可以折算成需要2 2分子分子ATPATP水解成ADP。在体内，焦焦磷酸磷酸很快被磷酸酶水解，使得反应不可逆。Fatty acids are activated on the outer membrane of mitochondriaFattyacidsareconvertedtofattyacyl-CoA(ahighenergycompound)viaafatty-acyl-adenylateinte
30、rmediate(enzyme-bound)bytheactionoffattyacyl-CoAsynthetases(alsocalledfattyacidthiokinase).Fatty acid +CoA+ATP fatty acyl-CoA+AMP+2Pi脂肪酸转入线粒体脂肪酸转入线粒体 脂肪酸的-氧化作用通常是在线粒体的基质中进行的，中、短链脂肪酸中、短链脂肪酸可直接穿过线粒体内膜，而长长链脂肪酸链脂肪酸需依靠肉碱肉碱(也叫肉毒碱，Carnitine)，以脂酰肉碱的形式跨越内膜而进入基质，故称肉碱转运。肉毒碱 carnitine：L-羟基-三甲基氨基丁酸，由赖氨酸衍生的。肉碱酰基转
31、移酶肉碱酰基转移酶 肉碱：脂酰肉碱移位酶肉碱：脂酰肉碱移位酶 肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶Activated(longchain)fattyacidsarecarriedintothematrixbycarnitine肉碱（肉毒碱）肉碱（肉毒碱）L-L-羟基羟基-三甲基氨基丁酸三甲基氨基丁酸脂酰肉毒碱脂酰肉毒碱肉毒碱肉毒碱脂酰脂酰COACOACOACOA脂酰肉毒碱脂酰肉毒碱载载 体体(移移位位酶酶)肉毒碱肉毒碱胞质一侧胞质一侧内膜外侧内膜外侧内膜内侧内膜内侧线粒体基质一侧线粒体基质一侧COACOA脂酰脂酰COACOA-氧化氧化肉毒碱脂酰基转移酶肉毒碱脂酰基转移酶肉毒碱脂酰基转移酶肉毒碱脂酰基转
32、移酶 肉毒碱是季胺类化合物，是一种人体必需的肉毒碱是季胺类化合物，是一种人体必需的营养素，有着重要的生物学功能和临床应用价值。营养素，有着重要的生物学功能和临床应用价值。近年来肉毒碱在心脑血管疾病、消化疾病、儿童近年来肉毒碱在心脑血管疾病、消化疾病、儿童疾病的预防和治疗，以及血液透析病人的营养支疾病的预防和治疗，以及血液透析病人的营养支持和运动医学等领域已得到广泛的研究和应用。持和运动医学等领域已得到广泛的研究和应用。其其中中的的肉肉碱碱脂脂酰酰转转移移酶酶和和是是一一组组同同工工酶酶。前前者者在在线线粒粒体体外外催催化化脂脂酰酰CoACoA上上的的脂脂酰酰基基转转移移给给肉肉碱碱，生生成成脂
33、脂酰酰肉肉碱碱；后后者者则则在在线线粒粒体体内内将将运运入入的的脂脂酰酰肉肉碱碱上上的的脂脂酰酰基基重重新新转转移移至至CoACoA，游游离离的的肉肉碱碱被运回内膜外侧循环使用。被运回内膜外侧循环使用。Thefattyacylgroupisattachedtocarnitine(肉碱）bytheactionofcarnitine acyltransferase Ilocatedontheouterfaceoftheinnermembrane,formingfatty acyl-carnitine,leavingtheCoAinthecytosol.Theacyl carnitine/carni
34、tine transportermovesacyl-carnitineacrosstheinnermembraneofmitochondriaviafacilitated diffusion.Medium-chain acyl-CoAsseemtoenterthematrixbythemselves,withoutbeingcarriedbycarnitine.TheacylgroupisthentransferredbacktoCoAtoformfattyacyl-CoAbytheactionofcarnitine acyltransferase IIlocatedontheinnerfac
35、eoftheinnermembrane.Thisenteringstepseemstoberate-limitingforfattyacidoxidationinmitochondria,anddiseaseshavebeenfoundtobecausedbyadefectofthisstep(withachingmusclecramp,especiallyduringfasting,exerciseorwhenonahigh-fatdiet).脂肪酸的脂肪酸的-氧化途径氧化途径脂酰脂酰CoACoA进入线粒体后，经历多次进入线粒体后，经历多次-氧化作用氧化作用而逐步降解成多个二碳单位而逐步降解
36、成多个二碳单位 乙酰乙酰CoACoA。每次每次-氧化作用包括四个步骤氧化作用包括四个步骤脱氢脱氢，水合，脱氢，硫解，水合，脱氢，硫解 或或氧化，加水，氧化，断裂氧化，加水，氧化，断裂-氧化的历程氧化的历程Fattyacyl-CoAisoxidizedtoacetyl-CoAviamultipleroundsof oxidationThe oxidation consists of four reactions:Oxidation by FAD HydrationOxidation by NAD+Thiolysis by CoA.a.OxidationofthefattyacylCoAtoeno
37、ylCoAformingatrans2-doublebondonthefattyacylchainandproducingFADH2(catalyzedbyacylCoAdehydrogenase脂酰辅酶脂酰辅酶A A脱氢酶脱氢酶).).脂肪酸的脂肪酸的-氧化过程氧化过程(2)(2)氧化脱氢氧化脱氢RCH2CH2CH2COSCoA脂酰脂酰CoA(16C)CoA(16C)脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶FADFADH21.5ATP呼吸链呼吸链脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶 脂脂酰酰CoACoA脱脱氢氢酶酶存在于线粒体的基质中，共有3种，分别催化短链、中链、长链脂酰CoA的脱氢反应。脱氢反应的产
38、物FADH2的一对电子先传递给电电子子传传递递黄黄素素蛋蛋白白（ETFETF，又又名名泛泛醌醌氧氧化化还还原原酶酶），再经ETF的催化将电子传递给泛醌，进入呼吸电子传递链。(3)(3)加水加水RCH2C C COCoAHH 反反2-烯酰烯酰CoA 反反2-2-烯酰烯酰CoACoA水合酶水合酶 H2O OHRCH2CHCH2COSCoAL-L-羟脂酰羟脂酰CoACoAb.Hydrationofthetrans2-enoylCoAtoform3-hydroxyacylCoA(catalyzedbyenoylCoAhydratase烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶水合酶).).对反式双键具有立体专一性
39、加水。(4)(4)再脱氢再脱氢OHRCH2CHCH2COSCoAL-L-羟脂酰羟脂酰CoACoANAD+NADH+H+L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶2.5ATP呼吸链呼吸链c.Oxidationof3-hydroxyacylCoAto3-ketoacylCoAproducingNADH(catalyzedbyhydroxyacylCoAdehydrognease羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶).d.Cleavage,ofthiolysis,of3-ketoacylCoAbyasecondCoAmolecule,givingacetylCoAandanacylCoAshortene
40、dbytwocarbonatoms(catalyzedby-ketothiolase-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶硫解酶).(5)(5)硫解硫解-酮脂酰酮脂酰CoARCH2CSCoAOCH2COCH3COSCoA乙酰乙酰CoACoARCH2COSCoA脂酰脂酰CoA(14C)CoA(14C)（1）（）（2）（）（3）（）（4）CoA-SH-酮脂酰酮脂酰 CoACoA硫解酶硫解酶 重复反应重复反应乙酰乙酰CoACoAThe1stoxidationiscatalyzedbythemembrane-boundacyl-CoAdehydrogenase,convertingacyl-CoAtotra
41、ns-2-enoyl-CoAwithelectronscollectedbyFAD.Thehydrationstep,catalyzedbyenoyl-CoAhydratase,convertsthetrans-2-enoyl-CoAtoL-b-hydroxylacyl-CoA.ThesecondoxidationiscatalyzedbyL-b-hydroxylacyl-CoAdehydrogenase,convertingL-b-hydroxylacyl-CoAtob-ketoacyl-CoA,withelectronscollectedbyNAD+.Theacyl-CoAacetyltr
42、ansferase(orcommolycalledthiolase)catalyzestheattackofCoA,cleavingb-ketoacyl-CoAbetweentheaandbcarbon(thiolysis),generatingtwoacyl-CoAmoleculeswithoneenteringthecitricacidcycleandtheotherreentertheboxidationpathway.对于长链脂肪酸，需要经过多次对于长链脂肪酸，需要经过多次-氧化作用，每氧化作用，每次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（当脂肪酸含次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（当脂肪
43、酸含偶数碳时）或三碳（当脂肪酸含奇数碳时）的脂酰偶数碳时）或三碳（当脂肪酸含奇数碳时）的脂酰CoACoA。(3)-(3)-氧化的历程氧化的历程下下图图是是软软脂脂酸酸（棕棕榈榈酸酸 C C1515H H3131COOHCOOH）的的b-b-氧氧化化过过程程，它它需需经历七轮经历七轮b-b-氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分子乙酰分子乙酰CoACoA。偶数碳饱和脂肪酸的氧化偶数碳饱和脂肪酸的氧化对于偶数碳饱和脂肪酸，-氧化过程的化学计量：脂肪酸在-氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1分子ATP转变成了AMP，消耗了2 2个个高高能能磷磷酸酸键键，相相当当于于2 2分子分子ATPATP。在-氧化
44、过程中，每进行一轮，使1分子FAD还原成FADH2、1分子NAD+还原成NADH，两者经呼吸链可分别生成1.5分子和2.5分子ATP，因此每轮-氧化作用可生成4 4分子分子ATPATP。-氧化作用的产物乙乙酰酰CoACoA可通过三羧酸循环而彻底氧化成CO2和水，同时每分子乙酰CoA可生成10分子ATP。1 1分子软脂酸彻底氧化分子软脂酸彻底氧化生成生成ATPATP的分子数的分子数一次活化作用一次活化作用-2-27 7轮轮-氧化作用氧化作用+47=+28+47=+288 8分子乙酰分子乙酰CoACoA的氧化的氧化+108=+80+108=+80总总 计计+106+106软脂酰软脂酰CoA+7FA
45、D+7CoA+7NADCoA+7FAD+7CoA+7NAD+7H+7H2 2O O 8 8乙酰乙酰CoA+7FADHCoA+7FADH2 2+7NADH+7H+7NADH+7H+106个ATP贮能为10630.54=3237 kJ软脂酸彻底氧化释放的自由能为9790kJ，故能量转化率为 32379790100%=33%。总结：总结：脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子数为Cn的脂肪酸进行氧化，则需要作（n/21）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/2-1）个NADH和（n/2-1）个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释
46、放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。思考题：思考题：某个某个12碳的饱和脂肪酸经碳的饱和脂肪酸经-氧化彻底分解和电子传递最氧化彻底分解和电子传递最终形成多少终形成多少ATP？脂肪酸的其它氧化分解方式脂肪酸的其它氧化分解方式不饱和脂肪酸的分解不饱和脂肪酸的分解奇数碳原子脂肪酸的分解奇数碳原子脂肪酸的分解脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化生生物物体体中中的的不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的双双键键都都是是顺顺式式构构型型，而而且且位位置置也也相相当当有有规规律律 第第一一个个双双键键都都是是在在C C9 9和和C C1010之之间间（写写作作D D9 9），
47、以以后后每每隔隔三三个个碳碳原原子子出出现现一一个个。例如，亚油酸例如，亚油酸18:218:2D D9 9，1212；-亚亚油酸油酸18:318:3D D9,12,159,12,15。不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化 不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化与与饱饱和和脂脂肪肪酸酸基基本本相相同同，只只是是某某些些步步骤骤还还需需其其它它酶酶（异异构构酶酶和和还还原原酶酶）的的参参与与，现以油酸为例加以说明。现以油酸为例加以说明。它经历了三轮-氧化作用后，产物在,g g位有一顺式双键，因此接下来的反应不是脱氢，而是双双键键的的异异构构化化，生成反式的a,双键，然后-氧化作用继续正常进行。因此油
48、酸的氧化与相同碳的饱和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次双键异构化反应取代了一次脱氢反应，所以少产生一分子FADH2。不不仅仅是是单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸，所所有有的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的前前四四轮轮-氧氧化化作作用用都都与与油油酸酸相相类类同同，都都在在第第四四轮轮时时需要一种异构酶的参与。需要一种异构酶的参与。单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化水合、脱氢、硫解，循环水合、脱氢、硫解，循环多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化Oxidationofunsaturatedfattyacidsrequiresoneortwoauxiliaryenzymes,anisomer
49、aseandareductaseTheisomeraseconvertsacis-3doublebondtoatrans-2doublebond.Thereductase(2,4-dienoyl-CoAreductase)convertsatrans-2,cis-4structuretoatrans-3structure,whichwillbefurtherconvertedtoatrans-2structurebytheisomerase.NADPHisneededforthereduction(fromtwodoublebondstoone).Oxidationofamonounsatur
50、atedfattyacid:theenoyl-CoAisomerasehelpstorepositionthedoublebondBothan isomerase and a reductaseareneededforoxidizingpolyunsaturatedfattyacids.大多数脂肪酸含偶偶数数碳原子，它们通过-氧化可全部转变成乙乙酰酰CoACoA，但一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮-氧化作用后，产生丙酰丙酰CoACoA。奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化丙酰CoA的代谢在动物体内依照如下图所示的途径进行，先进行羧羧化化，然后经过两次异异构构化化，形成琥