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脂肪酸的β氧化的三个阶段介绍

2022.5.17

  (1)脂肪酸的活化:脂肪酸的氧化首先须被活化,在ATP、CoA-SH、Mg2+存在下,由位于内质网及线粒体外膜的脂酰CoA合成酶,催化生成脂酰CoA。活化的脂肪酸不仅为一高能化合物,而且水溶性增强,因此提高了代谢活性。

  (2)脂酰CoA的转移:是在胞液中进行的,而催化脂肪酸氧化的酶系又存在于线粒体基质内,故活化的脂酰CoA必须先进入线粒体才能氧化,但已知长链脂酰辅酶A是不能直接透过线粒体内膜的,因此活化的脂酰CoA要借助肉碱(camitine),即L-3羟-4-三甲基铵丁酸,而被转运入线粒体内,在线粒体内膜的外侧及内侧分别有肉碱脂酰转移酶I和酶Ⅱ,两者为同工酶。位于内膜外侧的酶Ⅰ,促进脂酰CoA转化为脂酰肉碱,后者可借助线粒体内膜上的转位酶(或载体),转运到内膜内侧,然后,在酶Ⅱ催化下脂酰肉碱释放肉碱,后又转变为脂酰CoA。这样原本位于胞液的脂酰CoA穿过线粒体内膜进入基质而被氧化分解。一般10个碳原子以下的活化脂肪酸不需经此途径转运,而直接通过线粒体内膜进行氧化。

  (3)脂酰CoA的β氧化:脂酰CoA进入线粒体基质后,在脂肪酸β氧化酶系催化下,进行脱氢、加水,再脱氢及硫解4步连续反应,最后使脂酰基断裂生成一分子乙酰CoA和一分子比原来少了两个碳原子的脂酰CoA。因反应均在脂酰CoA烃链的α,β碳原子间进行,最后β碳被氧化成酰基,故称为β氧化。

  a 脱氢:脂酰CoA在脂酰基CoA脱氢酶的催化下,其烃链的α、β位碳上各脱去一个氢原子,生成α、β烯脂酰CoA(trans-y-enoylCoA),脱下的两个氢原子由该酶的辅酶FAD接受生成FADH2。后者经电子传递链传递给氧而生成水,同时伴有1.5分子ATP的生成。

  b 加水:α、β烯脂酰CoA在烯酰CoA水合酶的催化下,加水生成β-羟脂酰CoA(βhydroxyacylCoA)。

  c 再脱氢:β-羟脂酰CoA在β-羟脂酰CoA脱氢酶(L-βhydroxyacylCoAdehydrogenase)催化下,脱去β碳上的2个氢原子生成β-酮脂酰CoA,脱下的氢由该酶的辅酶NAD+接受,生成NADH+H+。后者经电子传递链氧化生成水及2.5分子ATP。

  d 硫解:β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶(β-ketoacylCoAthiolase)催化下,加一分子CoASH使碳链断裂,产生乙酰CoA和一个比原来少两个碳原子的脂酰CoA。以上4步反应均可逆行,但全过程趋向分解,尚无明确的调控位点。

  1分子软脂酸含16个碳原子,靠7次β氧化生成7分子NADH+H+,7分子FADH2,8分子乙酰CoA,共生成:7×1.5+7×2.5+8×10=108分子ATP,而所有脂肪酸活化均需耗去2分子ATP。故1分子软脂酸彻底氧化净生成:7×1.5+7×2.5+8×10-2=106分子ATP。

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