脂肪酸的β氧化:饱和脂肪酸在一系列酶的作用下,羧基端的β位C原子发生氧化,C链在α位C原子与β位C原子间发生断裂,每次生成一个乙酰CoA和较原来少两个C单位的脂肪酸,这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为脂肪酸的β氧化。
氧化途径
每一轮脂肪酸β氧化都是由4步反应组成:氧化、水化、再氧化和硫解。
脂肪酸的活化在胞液中进行,而催化脂肪酸氧化分解的酶系存在于线粒体的基质内,因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。
长链的脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜,需依靠特殊的运送机制将它们转运进入线粒体。肉(毒)碱[carnitine,L-(CH3)3N+CH2CH(OH)CH2COO-,L-β羟-γ-三甲氨基丁酸]是脂酰基的转运载体。
以上内容参考 百度百科--β-氧化作用
脂肪酸氧化 脂肪酸的β-氧化过程 肝和肌肉是进行脂肪酸氧化最活跃的组织,其最主要的氧化形式是β-氧化。此过程可分为活化,转移,β-氧化共三个阶段。
1 脂肪酸的活化�
和葡萄糖一样,脂肪酸参加代谢前也先要活化。其活化形式是硫酯——脂肪酰CoA,催化脂肪酸活化的酶是脂酰CoA合成酶(acyl CoA synthetase)。
活化后生成的脂酰CoA极性增强,易溶于水;分子中有高能键、性质活泼;是酶的特异底物,与酶的亲和力大,因此更容易参加反应。�
脂酰CoA合成酶又称硫激酶,分布在胞浆中、线粒体膜和内质网膜上。胞浆中的硫激酶催化中短链脂肪酸活化;内质网膜上的酶活化长链脂肪酸,生成脂酰CoA,然后进入内质网用于甘油三酯合成;而线粒体膜上的酶活化的长链脂酰CoA,进入线粒体进入β-氧化。
2 脂酰CoA进入线粒体
催化脂肪酸β-氧化的酶系在线粒体基质中,但长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜,要进入线粒体基质就需要载体转运,这一载体就是肉毒碱(carnitine),即3-羟-4-三甲氨基丁酸。
长链脂肪酰CoA和肉毒碱反应,生成辅酶A和脂酰肉毒碱,脂肪酰基与肉毒碱的3-羟基通过酯键相连接。催化此反应的酶为肉毒碱脂酰转移酶(carnitine acyl transferase)。线粒体内膜的内外两侧均有此酶,系同工酶,分别称为肉毒碱脂酰转移酶I和肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ。酶Ⅰ使胞浆的脂酰CoA转化为辅酶A和脂肪酰肉毒碱,后者进入线粒体内膜。位于线粒体内膜内侧的酶Ⅱ又使脂肪酰肉毒碱转化成肉毒碱和脂酰CoA,肉毒碱重新发挥其载体功能,脂酰CoA则进入线粒体基质,成为脂肪酸β-氧化酶系的底物。
长链脂酰CoA进入线粒体的速度受到肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ和酶Ⅱ的调节,酶Ⅰ受丙二酰CoA抑制,酶Ⅱ受胰岛素抑制。丙二酰CoA是合成脂肪酸的原料,胰岛素通过诱导乙酰CoA羧化酶的合成使丙二酰CoA浓度增加,进而抑制酶Ⅰ。可以看出胰岛素对肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ和酶Ⅱ有间接或直接抑制作用。饥饿或禁食时胰岛素分泌减少,肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ和酶Ⅱ活性增高,转移的长链脂肪酸进入线粒体氧化供能。
3 β-氧化的反应过程
脂酰CoA在线粒体基质中进入β氧化要经过四步反应,即脱氢、加水、再脱氢和硫解,生成一分子乙酰CoA和一个少两个碳的新的脂酰CoA。
第一步脱氢(dehydrogenation)反应由脂酰CoA脱氢酶活化,辅基为FAD,脂酰CoA在α和β碳原子上各脱去一个氢原子生成具有反式双键的α,β-烯脂肪酰辅酶A。
第二步加水(hydration)反应由烯酰CoA水合酶催化,生成具有L-构型的β-羟脂酰CoA。
第三步脱氢反应是在β-羟脂肪酰CoA脱饴酶(辅酶为NAD+)催化下,β-羟脂肪酰CoA脱氢生成β酮脂酰CoA。
第四步硫解(thiolysis)反应由β-酮硫解酶催化,β-酮酯酰CoA在α和β碳原子之间断链,加上一分子辅酶A生成乙酰CoA和一个少两个碳原子的脂酰CoA。
上述四步反应与TCA循环中由琥珀酸经延胡索酸、苹果酸生成草酰乙酸的过程相似,只是β-氧化的第四步反应是硫解,而草酰乙酸的下一步反应是与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。
长链脂酰CoA经上面一次循环,碳链减少两个碳原子,生成一分子乙酰CoA,多次重复上面的循环,就会逐步生成乙酰CoA。
从上述可以看出脂肪酸的β-氧化过程具有以下特点。首先要将脂肪酸活化生成脂酰CoA,这是一个耗能过程。中、短链脂肪酸不需载体可直拉进入线粒体,而长链脂酰CoA需要肉毒碱转运。β-氧化反应在线粒体内进行,因此没有线粒体的红细胞不能氧化脂肪酸供能。β-氧化过程中有FADH2和NADH+H+生成,这些氢要经呼吸链传递给氧生成水,需要氧参加,乙酰CoA的氧化也需要氧。因此,β-氧化是绝对需氧的过程。
脂肪酸β-氧化的生理意义 脂肪酸β-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径,脂肪酸氧化可以供应机体所需要的大量能量,以十六个碳原子的饱和脂肪酸硬脂酸为例,其β-氧化的总反应为:
CH3(CH2)14COSCoA+7NAD++7FAD+HSCoA+7H2O——→8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H+��
7分子FADH2提供7×2=14分子ATP,7分子NADH+H+提供7×3=21分子ATP,8分子乙酰CoA完全氧化提供8×12=96个分子ATP,因此一克分子软脂酸完全氧化生成CO2和H2O,共提供131克分子ATP。软脂酸的活化过程消耗2克分子ATP,所以一克分子软脂酸完全氧化可净生成129克分子ATP。脂肪酸氧化时释放出来的能量约有40%为机体利用合成高能化合物,其余60%以热的形式释出,热效率为40%,说明机体能很有效地利用脂肪酸氧化所提供的能量。
过程:①脱氢
②加水
③再脱氢
④硫解
计算:
①脂肪酸活化为乙酰CoA消耗2分子ATP
②1分子20C饱和脂肪酸β-氧化需经9次循环,产生10分子乙酰CoA,9分子FADH2和9分子NADH
H
③10分子乙酰CoA进入TAC生成10×12=120分子ATP
④9分子FADH2进入琥珀酸氧化呼吸链生成9×2=18分子ATP
⑤9分子NADH
H
进入NADH氧化呼吸链生成9×3=27分子ATP
⑥净生成120
18
27-2=165分子ATP
从生物化学上讲:脂肪β氧化又称脂肪酸β氧化(β-oxidation),指脂肪酸活化为醋酯酰CoA进入线粒体基质后,脂肪酸氧化为多酶复合体的催化下,依次进行脱氧、水化,再脱氢和硫解四步连续反,释方出一分子CoA和一分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA,由于反应在脂酰CoA的β-C碳原子间进行,最后原好被氧化成酰基,故称 β氧化。它是脂肪主要分解的重要方式。
脂肪酸贝塔氧化的四步反应如下:
第一步脱氢。
第二步加水。
第三步脱氢。
第四步硫解。
贝塔酸 (β-Hydroxybutyrate, β-羟基丁酸)
是人体分解脂肪自然生的小分子物质,新生婴儿出生后首六个月内,主要通过母乳摄取生长所需营养。婴儿分解来自母乳的脂肪,产生BHBA,为身体与大脑运转提供所需能量。对成年人而言,只有在饥饿、隔夜禁食、辟谷、剧烈运动、或特定饮食结构等情景下才会产生。
在人体内葡萄糖过低的情况之下,身体会动员肝脏,通过分解血液中的脂肪酸来产生酮体(主要由贝塔酸+乙酰乙酸+丙酮,其中70%以上都是贝塔酸),并由血液运输到身体各个组织和细胞,进入细胞线粒体内进行酮解转化为乙酰辅酶A,并进入三羧酸循环产生能量(ATP)。
而外源性补充贝塔酸也可起到同样的作用,也因此将其称为身体的重要能源。
贝塔酸是人体代谢产生的物质之一。人体在不同状态下血液中的 BHBA水平不同,正常 +饱腹状态下体内贝塔酸含量不超过 01mM;隔夜禁食体内含量在01- - 02mM之间;辟谷状态下可达到~5- -6mM。
在全球顶级学府和科学家中已有50年的研究历史,上万篇研究论文证实其科学性与安全性。健康成年人连续一个月每天饮用 25g 酮酯(即贝塔酸的存在形式之一)都未出现明显不耐受反应。
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