脂肪酸氧化(Fatty acid oxidation),是指在有氧情況下,脂肪酸在體內(nèi)分解成CO2和H2O并釋放大量能量的過程。
脂肪酸氧化的方式有β-氧化和特殊氧化方式。特殊氧化方式包括:丙酸氧化、α-氧化、ω-氧化、不飽和脂肪酸氧化。在多數(shù)生物體中,脂肪酸的分解代謝主要通過β-氧化循環(huán)進行。哺乳動物細胞β-氧化主要發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,植物中脂肪酸β-氧化則主要發(fā)生在葉片的過氧化物酶體和萌發(fā)種子特化的過氧化物酶體-乙醛酸循環(huán)體中。以下主要介紹哺乳動物的脂肪酸β氧化過程:
脂肪酸β氧化過程
肝和肌肉是進行脂肪酸氧化比較活躍的組織,此過程可分為脂肪酸的活化,脂酰CoA的轉(zhuǎn)移,脂酰CoA的β-氧化三個階段。
1.脂肪酸的活化:脂肪酸活化是在胞液中進行的,在ATP、CoA-SH、Mg2+存在下,脂肪酸由位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體外膜的脂酰CoA合成酶催化生成脂酰CoA。活化后生成的脂酰CoA極性增強,易溶于水;分子中有高能鍵、性質(zhì)活潑;是酶的特異底物,與酶的親和力大,因此更容易參加反應。
2.脂酰CoA的轉(zhuǎn)移:由于催化脂肪酸氧化的酶系存在于線粒體基質(zhì)內(nèi),因此活化的脂酰CoA必須先進入線粒體才能氧化,但長鏈脂酰輔酶A不能直接透過線粒體內(nèi)膜,因此活化的脂酰CoA要借助肉堿(Carnitine),被轉(zhuǎn)運入線粒體內(nèi)。在線粒體外膜及內(nèi)膜分別有肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I(CPI-Ⅰ)和酶Ⅱ(CPI-Ⅱ),兩者為同工酶。位于外膜的CPI-Ⅰ,促進脂酰CoA轉(zhuǎn)化為脂酰肉堿,脂酰肉堿借助線粒體內(nèi)膜上的載體蛋白,轉(zhuǎn)運到內(nèi)膜,然后,在CPI-Ⅱ催化下脂酰肉堿釋放肉堿,又轉(zhuǎn)變?yōu)橹oA。這樣原本位于胞液的脂酰CoA穿過線粒體內(nèi)膜進入基質(zhì)進而被氧化分解。
3.脂酰CoA的β氧化:
脂酰CoA進入線粒體基質(zhì)后,在脂肪酸β氧化酶系催化下,進行脫氫、加水,再脫氫、硫解4步連續(xù)反應,最后使脂?;鶖嗔焉梢环肿?span id="ucegmum" class="wx_search_keyword_wrap">乙酰CoA
(1)脫氫:脂酰CoA在脂酰CoA脫氫酶的催化下,其烴鏈的α、β位碳上各脫去一個氫原子,生成α、β烯脂酰CoA(Trans-y-enoyl CoA),脫下的兩個氫原子由該酶的輔酶FAD接受生成FADH2。后者經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給氧而生成水,同時伴有1.5分子ATP的生成。
(2)加水:α、β烯脂酰CoA在烯酰CoA水合酶的催化下,加水生成β-羥脂酰CoA(β-hydroxyacyl CoA)。
(3)再脫氫:β-羥脂酰CoA在β-羥脂酰CoA脫氫酶(L-β-hydroxyacyl CoA dehydrogenase)催化下,脫去β碳上的2個氫原子生成β-酮脂酰CoA,脫下的氫由該酶的輔酶NAD+接受,生成NADH和H+。后者經(jīng)電子傳遞鏈氧化生成水及2.5分子ATP。
(4)硫解:β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶(β-ketoacyl CoA thiolase)催化下,加一分子CoA-SH,使碳鏈斷裂,產(chǎn)生乙酰CoA和一個比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。
脂肪酸β-氧化的生理意義
脂肪酸β-氧化是體內(nèi)脂肪酸分解的主要途徑,脂肪酸氧化可以供應機體所需要的大量能量。此外,脂肪酸β-氧化也是脂肪酸的改造過程,機體所需要的脂肪酸鏈的長短不同,通過β-氧化可將長鏈脂肪酸改造成長度適宜的脂肪酸,供機體代謝所需。脂肪酸β-氧化過程中生成的乙酰CoA是一種十分重要的中間化合物,乙酰CoA除能進入三羧酸循環(huán)氧化供能外,還是許多重要化合物合成的原料,如酮體、膽固醇和類固醇化合物。
通過測定脂肪酸β氧化過程中的中間產(chǎn)物和關鍵酶,可以進一步探究機體內(nèi)脂肪酸β氧化在能量產(chǎn)生、代謝調(diào)節(jié)、維持脂質(zhì)平衡以及相關疾病調(diào)節(jié)機制等方面的作用。推薦使用索萊寶生化試劑盒BC0645肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(CPI-Ⅰ)活性檢測試劑盒、BC0670/BC0675游離肉堿/總?cè)鈮A含量檢測試劑盒。
脂肪酸β氧化相關指標檢測
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