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了解脂肪酸如何分解并生成 ATP。
脂肪酸提供高效的能量存储,每克脂肪酸提供的能量比每克葡萄糖等碳水化合物提供的能量更多。在心脏等能量需求较高的组织中,高达 50-70% 的能量(以生成 ATP 的形式)来自脂肪酸(FA)的 β-氧化。
在脂肪酸的 β-氧化过程中,FA 的主要成分 - 长链酰基辅酶 A 分子被分解为乙酰辅酶 A 分子。
通路概述
脂肪酸转运到线粒体
脂肪酸与细胞溶质中的辅酶 A(CoA)结合后活化,进而发生降解。随后,肉碱棕榈酰转移酶 1(CPT1)将长链脂肪酰基辅酶 A 修饰为酰基肉碱,肉碱转位酶(CAT)携长链脂肪酰基辅酶 A 穿过线粒体内膜。然后,CPT2 在 β 氧化前将长链酰基肉碱转化为长链酰基辅酶 A。
β 氧化
β 氧化分为四步:
1)酰基辅酶 A 脱氢酶催化脱氢反应,除去碳 2 和碳 3 之间的两个氢。
2)烯酰辅酶 A 水合酶催化水合作用,通过双键添加水。
3)3-羟酰基-辅酶 A 脱氢酶催化脱氢反应,产生 NADH。
4)β-酮硫解酶催化硫解裂解,裂解末端乙酰基辅酶 A 基团并形成新的酰基辅酶 A,新酰基辅酶 A 比原酰基辅酶 A 短两个碳原子。
缩短的酰基辅酶 A 随后重新进入 β-氧化通路。
线粒体中脂肪酸运输和 β-氧化示意图。点击图片可放大。
ATP 合成
β 氧化通路产生的乙酰基辅酶 A 进入线粒体 TCA 循环,而后被进一步氧化,生成 NADH 和 FADH2。由 β 氧化和 TCA 循环产生的 NADH 和 FADH2 被线粒体电子传输链用于产生 ATP。一个棕榈酸酯分子(包含 16 个碳的脂肪酸)完全氧化可生成 129 个 ATP 分子。