第 28章 脂肪酸的分解代谢
(Fatty acid catabolism)
一、脂质的消化、吸收和传送
二、脂肪酸的氧化
三、不饱和脂肪酸的氧化
四、酮体
五、磷脂的代谢
六、鞘脂类的代谢
七、甾醇的代谢
八、脂肪酸代谢的调节
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 。
三脂酰甘油的结构
1－软脂酰－ 2,3－二油酰甘油
当 3个脂肪酸都是同一种脂肪酸时, 称为简
单三脂酰甘油, 当 3个脂肪酸至少有一个不同时,
称为混合三脂酰甘油 。
各种脂肪酸的名称和结构见上册 P83表 2-2。
三脂酰甘油
（三酰甘油）
（甘油三酯）
某些天然存在的脂肪酸
通俗名 系统名 简写符号 熔点
月桂酸 n-十二酸 12:0 44.2
软脂酸 n-十六酸 16:0 63.1
花生酸 n-二十酸 20:0 76.5
棕榈油酸 十六碳 -9-烯酸（顺） 16:1Δ9C -0.5~0.5
鳕油酸 二十碳 -9-烯酸（顺） 20:1Δ9C 23~23.5
亚油酸 十八碳 -9,12-二烯酸（顺，顺） 18:2Δ9C,12C -5
α-亚麻酸 十八碳 -9,12,15-三烯酸（全顺） 18:3Δ9C,12C,15C -11
花生四烯酸 二十碳 -5,8,11,14-四烯酸 （全顺） 20:4Δ5C,8C,11C,14C -49
EPA 二十碳 -5,8,11,14,17-五烯酸 （全顺） -54 ~ -53
DHA 二十二碳 -4,7,10,13,16,19-六烯 酸（全顺） -45.5 ~ -44.1
食物成分含有的能量
成 分 ΔH（ kJ/g干重）
糖 类 16
脂 肪 37
蛋白质 17
脂肪的乳化
由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用
的酶却是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在
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
汁
酸
的
结
构
胆酸
甘氨胆酸
牛磺胆酸
消化脂肪的酶
消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶, 胰脏分
泌的胰脂肪酶, 它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水
解下来 。 胰脂肪酶与一个称为辅脂肪酶的小蛋白
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 。
胰液中还有酯酶, 它催化单酰甘油, 胆固醇酯和
维生素 A的酯水解 。 另外, 胰脏还分泌磷脂酶,
它催化磷脂的 2－酰基水解 。
脂肪的消化和吸收
脂肪经消化后的产物脂肪酸和 2－单酰甘油
由小肠上皮粘膜细胞吸收后, 又转化为三脂酰甘
油, 然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒, 释放到
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, 直接
送入肝脏 。
脂肪的消化和吸收
在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中, 在脂蛋白
脂肪酶 （ lipoprotein lipase） 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 。
脂肪的消化和吸收
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,
并与清蛋白结合 。 形成脂肪－清蛋白复合物可
以大大增加脂肪的溶解度 。
脂
肪
细
胞
的
电
镜
扫
描
照
片
脂
肪
细
胞
中
三
酰
甘
油
的
动
员
脂质的运输形式
简单的, 非酯化的脂肪酸与血清清蛋白及血
浆中的其他蛋白质结合而转运 。
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 。
血浆脂蛋白的结构
脂蛋白的不同密度
大多数蛋白质的密度为 1.3～ 1.4g/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 。
主要的人血浆脂蛋白
的组成和性质
脂蛋白类别 密度 （ g /cm3） 颗粒直径 （ nm） 主要载脂 蛋白
乳糜微粒 （ chylomicrons) 0.92~0.96 100~500 B-48,A,C,E
VLDL
（ very low density lipoproteins） 0.95~1.006 30~80 B-100,C,E
IDL
（ intermediate-density lipoproteins） 1.006~1.019 25~50 B-100,E
LDL
（ low-density lipoproteins） 1.019~1.063 18~28 B-100
HDL
（ high-density lipoproteins） 1.063~1.21 5~15
A-1,A-2,
C,E
主要的人血浆脂蛋白
的组成和性质
脂蛋白
类别
组成 （ %干重）
蛋白质 胆固醇 胆固醇酯 磷脂 三酰甘油
乳糜微粒 1~2 2 4 8 84~85
VLDL 10 8 14 18 50
IDL 18 8 22 22 30
LDL 25 9 40 21 5
HDL 50 3 17 27 3
脂蛋白的形成部位和功能
HDL和 VLDL主要在肝脏的内质网上形成,
肠中也有少量形成 。 VLDL在目的部位被脂蛋白
脂肪酶作用, 将三脂酰甘油水解利用, VLDL逐
渐转变成 IDL和 LDL,LDL又返回到肝脏重新
加工, 或转运到脂肪组织和肾上腺 。 LDL似乎
是胆固醇和胆固醇酯的主要运输形式 。 乳糜微
粒的主要任务是运输三脂酰甘油 。
HDL和 LDL与心血管疾病
的关系
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
的
形
成
与
分
泌
LDL
通
过
受
体
被
胞
吞
入
细
胞
细
胞
表
面LD
L
受
体
的
结
构
二、脂肪酸的氧化
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,这个反应是由脂酰 CoA
合成酶 （ acyl-CoA synthetase） 催化的 。
RCOOH + ATP + HS-CoA —— → RCOS-CoA + AMP + PPi
无机焦磷酸酶 ↓
2Pi
脂
酰Co
A
的
合
成
历
程
脂肪酸进入线粒体
短链或中等长度链 （ 10个碳原子以下 ） 的脂
酰 CoA通过渗透可以容易地通过线粒体内膜, 但
是更长链的脂酰 CoA需要通过特殊机制才能进入
线粒体 。 这个过程需要经过 3种不同的酶的作用 。
肉碱酰基转移酶 Ⅰ
肉碱：脂酰肉碱移位酶
肉碱酰基转移酶 Ⅱ
脂
肪
酸
与
肉
碱
结
合
进
入
线
粒
体
基
质
Knoop的重要发现
在研究脂肪酸降解时 Knoop发现 （ 1904年 ）,
把偶数碳原子的脂肪酸己酸带上苯基示踪物后喂狗,
分析尿液的结果是苯基以苯乙酰 -N-甘氨酸的形式出
现；而用奇数碳原子的脂肪酸戊酸作同样的实验,
结果得到苯甲酰 -N-甘氨酸 。 他由此推论, 脂肪酸氧
化每次降解下一个 2碳单位的片段 。
Knoop的苯基标记脂肪酸
降解实验
脂肪酸的 β
氧化途径
脂肪酸 β 氧化的总反应式
软脂酰－ CoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O →
8乙酰－ CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+
以 16碳的软脂酸为例
线
粒
体
中
脂
肪
酸
彻
底
氧
化
的
三
大
步
骤 2H++1/2H2O
H2O
步骤 3
ADP ATP
脂酰 CoA脱氢酶
脂酰 CoA脱氢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 。 脱氢反应的产物 FADH2的一对电子先
传递给电子传递黄素蛋白 （ ETF）, 再经 ETF：
泛醌氧化还原酶的催化将电子传递给泛醌, 进入
呼吸电子传递链 。
脂酰 CoA氧化产生的 FADH2的
电子传递
脂肪酸氧化的能量总决算
以软脂酸为例
一分子软脂酸经过 β氧化产生
8个乙酰 CoA,7个 NADH,7个 FADH2
每个乙酰 CoA经过柠檬酸循环产生
3个 NADH,1个 FADH2,1个 GTP（ ATP）
合计
NADH 3× 8 + 7 = 31个
FADH2 1× 8 + 7 = 15个
GTP 1× 8 = 8个
共产生 ATP
31× 2.5 + 15× 1.5 + 8 = 77.5 + 22.5 + 8 = 108个
脂肪酸氧化的能量总决算
以软脂酸为例
这 108个 ATP减去软脂酸活化时消耗的两个高
能键, 实际产生 106个 ATP。
106个 ATP贮能为 106× 30.54 = 3237 kJ
软脂酸彻底氧化释放的自由能为 9790kJ,故能量
转化率为
3237÷ 9790× 100% = 33%。
单
不
饱
和
脂
肪
酸
的
氧
化
水合、脱氢、硫解，循环
多不饱和脂肪酸的氧化 Ⅰ
多不饱和脂肪酸的氧化 Ⅱ
多不饱和脂肪酸的氧化 Ⅲ
脂肪酸的 α 氧化
植烷酸存在于反刍动物的脂肪以及某些食品中,
是人膳食中的一个重要组成成分 。 由于植烷酸 C3
位上有一个甲基, 不能通过正常的 β氧化降解, 而
是利用线粒体中另一个酶脂肪酸 α－羟化酶催化 α
氧化脱羧反应, 生成少一个碳原子的降植烷酸, 然
后就可以按正常的 β氧化的方式降解了, 其降解产
物为 3个丙酰 CoA,3个乙酰 CoA,最后一个降解产
物为异丁酰 CoA。
脂
肪
酸
的α
氧
化
植醇
植烷酸
脂
肪
酸
的α
氧
化
降植烷酸
Refsum’s Disease
人若遗传性缺少脂肪酸 α氧化酶系统, 体内
会积累植烷酸, 导致暗视觉不良, 震颤, 以及其
他神经方面的异常 。 这种病人要忌食含有叶绿素
的食品和植食性动物食品 。
脂肪酸的 ω氧化
在鼠肝微粒体中观察到一种较少见的脂肪
酸氧化途径, 这个途径使中长链和长链脂肪酸
通过末端甲基的氧化, 生成二羧酸, 两端的羧
基都可以与 CoA结合, 从两端进行 β氧化 。
催化 ω氧化的酶是依赖细胞色素 P450的单
加氧酶, 反应还需要 NADPH和 O2参与 。
脂肪酸的 ω氧化
四、酮体
乙酰 CoA的代谢结局
在肝脏线粒体中脂肪酸降解生成的乙酰 CoA
可以有几种去向 。 最主要的是进入柠檬酸循环彻
底氧化；第二是作为类固醇的前体, 合成胆固醇；
第三是作为脂肪酸合成的前体, 合成脂肪酸；第
四是转化为乙酰乙酸, D－ β－羟丁酸和丙酮, 这
3种物质称为酮体 （ ketone bodis） 。
肝脏中酮体的形成
在肝脏线粒体中, 决定乙酰 CoA去向的是
草酰乙酸, 它带动乙酰 CoA进入柠檬酸循环 。
但在饥饿或糖尿病情况下, 草酰乙酸参与糖异
生, 乙酰 CoA难以进入柠檬酸循环, 这有利于
乙酰 CoA进入酮体合成途径 。 在动物体内, 乙
酰 CoA不能转变成葡萄糖, 在植物中可以 。
酮体的合成 Ⅰ
酮
体
的
合
成Ⅱ
酮体的合成 Ⅲ
酮病的产生
严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体内可产生大
量的乙酰乙酸, 其原因是饥饿状态和胰岛素水平过
低都会耗尽体内的糖的贮存, 肝外组织不能从血液
中获取充分的葡萄糖, 为了获取能量, 肝中的葡糖
异生作用就会加速, 肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同
样加速, 同时动员蛋白质的分解 。 脂肪酸氧化加速
产生出大量的乙酰 CoA,葡糖异生作用又使草酰乙
酸耗尽 。 在此情况下, 乙酰 CoA转向生成酮体 。
酮病的症状
① 血液中出现大量丙酮, 常可从患者的气息中
嗅到, 可借此对患者作出诊断 。
② 血液中出现的乙酰乙酸和 D-β-羟丁酸, 使血
液 pH降低, 以至发生, 酸中毒,, 尿中酮体显
著增高 。
肝外组织利用酮体作燃料 Ⅰ
肝外组织利用酮体作燃料 Ⅱ
五、磷脂的代谢
磷脂的结构通式
磷脂属于膜脂类
磷脂酸和磷脂酰胆碱的结构
磷脂酸
磷脂酰胆碱
（卵磷脂）
胆碱
常见的磷脂还有,
磷脂酰乙醇胺 （ 脑磷脂 ）
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰肌醇
磷脂酰甘油
双磷脂酰甘油 （ 心磷脂 ）
各种磷脂酶的作用位点
八、脂肪酸代谢的调节
（ 一 ） 脂肪酸进入线粒体的调控
脂酰 CoA进入线粒体的速度可以控制脂肪酸
β氧化的速率 。 脂肪酸合成是在细胞溶胶中进行
的, 丙二酰 CoA是合成脂肪酸的中间产物, 当细
胞溶胶中丙二酰 CoA水平高时, 抑制肉碱酰基转
移酶 Ⅰ 的活性, 使乙酰 CoA不能进入线粒体 。
八、脂肪酸代谢的调节
（ 三 ） 激素对脂肪酸代谢的调节
胰高血糖素和肾上腺素通过磷酸化脂肪酶,
提高脂肪酶的活性, 促进脂肪的降解 。 同时通过
磷酸化乙酰 CoA羧化酶抑制其活性, 抑制脂肪酸
的合成 。
胰岛素的功能刚好相反 。
八、脂肪酸代谢的调节
（ 二 ） 心脏中脂肪酸氧化的调节
脂肪酸氧化是心脏的主要能量来源, 若心脏
用能减少, 柠檬酸循环和氧化磷酸化活动随之减
弱, 导致乙酰 CoA和 NADH积累 。 乙酰 CoA在线
粒体中水平增高会抑制硫解酶的活性, NADH水
平增高也会抑制 L-3-羟脂酰 CoA脱氢酶的活性,
从而抑制脂肪酸的 β 氧化 。
(Fatty acid catabolism)
一、脂质的消化、吸收和传送
二、脂肪酸的氧化
三、不饱和脂肪酸的氧化
四、酮体
五、磷脂的代谢
六、鞘脂类的代谢
七、甾醇的代谢
八、脂肪酸代谢的调节
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 。
三脂酰甘油的结构
1－软脂酰－ 2,3－二油酰甘油
当 3个脂肪酸都是同一种脂肪酸时, 称为简
单三脂酰甘油, 当 3个脂肪酸至少有一个不同时,
称为混合三脂酰甘油 。
各种脂肪酸的名称和结构见上册 P83表 2-2。
三脂酰甘油
（三酰甘油）
（甘油三酯）
某些天然存在的脂肪酸
通俗名 系统名 简写符号 熔点
月桂酸 n-十二酸 12:0 44.2
软脂酸 n-十六酸 16:0 63.1
花生酸 n-二十酸 20:0 76.5
棕榈油酸 十六碳 -9-烯酸（顺） 16:1Δ9C -0.5~0.5
鳕油酸 二十碳 -9-烯酸（顺） 20:1Δ9C 23~23.5
亚油酸 十八碳 -9,12-二烯酸（顺，顺） 18:2Δ9C,12C -5
α-亚麻酸 十八碳 -9,12,15-三烯酸（全顺） 18:3Δ9C,12C,15C -11
花生四烯酸 二十碳 -5,8,11,14-四烯酸 （全顺） 20:4Δ5C,8C,11C,14C -49
EPA 二十碳 -5,8,11,14,17-五烯酸 （全顺） -54 ~ -53
DHA 二十二碳 -4,7,10,13,16,19-六烯 酸（全顺） -45.5 ~ -44.1
食物成分含有的能量
成 分 ΔH（ kJ/g干重）
糖 类 16
脂 肪 37
蛋白质 17
脂肪的乳化
由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用
的酶却是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在
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
汁
酸
的
结
构
胆酸
甘氨胆酸
牛磺胆酸
消化脂肪的酶
消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶, 胰脏分
泌的胰脂肪酶, 它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水
解下来 。 胰脂肪酶与一个称为辅脂肪酶的小蛋白
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 。
胰液中还有酯酶, 它催化单酰甘油, 胆固醇酯和
维生素 A的酯水解 。 另外, 胰脏还分泌磷脂酶,
它催化磷脂的 2－酰基水解 。
脂肪的消化和吸收
脂肪经消化后的产物脂肪酸和 2－单酰甘油
由小肠上皮粘膜细胞吸收后, 又转化为三脂酰甘
油, 然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒, 释放到
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, 直接
送入肝脏 。
脂肪的消化和吸收
在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中, 在脂蛋白
脂肪酶 （ lipoprotein lipase） 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 。
脂肪的消化和吸收
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,
并与清蛋白结合 。 形成脂肪－清蛋白复合物可
以大大增加脂肪的溶解度 。
脂
肪
细
胞
的
电
镜
扫
描
照
片
脂
肪
细
胞
中
三
酰
甘
油
的
动
员
脂质的运输形式
简单的, 非酯化的脂肪酸与血清清蛋白及血
浆中的其他蛋白质结合而转运 。
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 。
血浆脂蛋白的结构
脂蛋白的不同密度
大多数蛋白质的密度为 1.3～ 1.4g/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 。
主要的人血浆脂蛋白
的组成和性质
脂蛋白类别 密度 （ g /cm3） 颗粒直径 （ nm） 主要载脂 蛋白
乳糜微粒 （ chylomicrons) 0.92~0.96 100~500 B-48,A,C,E
VLDL
（ very low density lipoproteins） 0.95~1.006 30~80 B-100,C,E
IDL
（ intermediate-density lipoproteins） 1.006~1.019 25~50 B-100,E
LDL
（ low-density lipoproteins） 1.019~1.063 18~28 B-100
HDL
（ high-density lipoproteins） 1.063~1.21 5~15
A-1,A-2,
C,E
主要的人血浆脂蛋白
的组成和性质
脂蛋白
类别
组成 （ %干重）
蛋白质 胆固醇 胆固醇酯 磷脂 三酰甘油
乳糜微粒 1~2 2 4 8 84~85
VLDL 10 8 14 18 50
IDL 18 8 22 22 30
LDL 25 9 40 21 5
HDL 50 3 17 27 3
脂蛋白的形成部位和功能
HDL和 VLDL主要在肝脏的内质网上形成,
肠中也有少量形成 。 VLDL在目的部位被脂蛋白
脂肪酶作用, 将三脂酰甘油水解利用, VLDL逐
渐转变成 IDL和 LDL,LDL又返回到肝脏重新
加工, 或转运到脂肪组织和肾上腺 。 LDL似乎
是胆固醇和胆固醇酯的主要运输形式 。 乳糜微
粒的主要任务是运输三脂酰甘油 。
HDL和 LDL与心血管疾病
的关系
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
的
形
成
与
分
泌
LDL
通
过
受
体
被
胞
吞
入
细
胞
细
胞
表
面LD
L
受
体
的
结
构
二、脂肪酸的氧化
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,这个反应是由脂酰 CoA
合成酶 （ acyl-CoA synthetase） 催化的 。
RCOOH + ATP + HS-CoA —— → RCOS-CoA + AMP + PPi
无机焦磷酸酶 ↓
2Pi
脂
酰Co
A
的
合
成
历
程
脂肪酸进入线粒体
短链或中等长度链 （ 10个碳原子以下 ） 的脂
酰 CoA通过渗透可以容易地通过线粒体内膜, 但
是更长链的脂酰 CoA需要通过特殊机制才能进入
线粒体 。 这个过程需要经过 3种不同的酶的作用 。
肉碱酰基转移酶 Ⅰ
肉碱：脂酰肉碱移位酶
肉碱酰基转移酶 Ⅱ
脂
肪
酸
与
肉
碱
结
合
进
入
线
粒
体
基
质
Knoop的重要发现
在研究脂肪酸降解时 Knoop发现 （ 1904年 ）,
把偶数碳原子的脂肪酸己酸带上苯基示踪物后喂狗,
分析尿液的结果是苯基以苯乙酰 -N-甘氨酸的形式出
现；而用奇数碳原子的脂肪酸戊酸作同样的实验,
结果得到苯甲酰 -N-甘氨酸 。 他由此推论, 脂肪酸氧
化每次降解下一个 2碳单位的片段 。
Knoop的苯基标记脂肪酸
降解实验
脂肪酸的 β
氧化途径
脂肪酸 β 氧化的总反应式
软脂酰－ CoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O →
8乙酰－ CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+
以 16碳的软脂酸为例
线
粒
体
中
脂
肪
酸
彻
底
氧
化
的
三
大
步
骤 2H++1/2H2O
H2O
步骤 3
ADP ATP
脂酰 CoA脱氢酶
脂酰 CoA脱氢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 。 脱氢反应的产物 FADH2的一对电子先
传递给电子传递黄素蛋白 （ ETF）, 再经 ETF：
泛醌氧化还原酶的催化将电子传递给泛醌, 进入
呼吸电子传递链 。
脂酰 CoA氧化产生的 FADH2的
电子传递
脂肪酸氧化的能量总决算
以软脂酸为例
一分子软脂酸经过 β氧化产生
8个乙酰 CoA,7个 NADH,7个 FADH2
每个乙酰 CoA经过柠檬酸循环产生
3个 NADH,1个 FADH2,1个 GTP（ ATP）
合计
NADH 3× 8 + 7 = 31个
FADH2 1× 8 + 7 = 15个
GTP 1× 8 = 8个
共产生 ATP
31× 2.5 + 15× 1.5 + 8 = 77.5 + 22.5 + 8 = 108个
脂肪酸氧化的能量总决算
以软脂酸为例
这 108个 ATP减去软脂酸活化时消耗的两个高
能键, 实际产生 106个 ATP。
106个 ATP贮能为 106× 30.54 = 3237 kJ
软脂酸彻底氧化释放的自由能为 9790kJ,故能量
转化率为
3237÷ 9790× 100% = 33%。
单
不
饱
和
脂
肪
酸
的
氧
化
水合、脱氢、硫解，循环
多不饱和脂肪酸的氧化 Ⅰ
多不饱和脂肪酸的氧化 Ⅱ
多不饱和脂肪酸的氧化 Ⅲ
脂肪酸的 α 氧化
植烷酸存在于反刍动物的脂肪以及某些食品中,
是人膳食中的一个重要组成成分 。 由于植烷酸 C3
位上有一个甲基, 不能通过正常的 β氧化降解, 而
是利用线粒体中另一个酶脂肪酸 α－羟化酶催化 α
氧化脱羧反应, 生成少一个碳原子的降植烷酸, 然
后就可以按正常的 β氧化的方式降解了, 其降解产
物为 3个丙酰 CoA,3个乙酰 CoA,最后一个降解产
物为异丁酰 CoA。
脂
肪
酸
的α
氧
化
植醇
植烷酸
脂
肪
酸
的α
氧
化
降植烷酸
Refsum’s Disease
人若遗传性缺少脂肪酸 α氧化酶系统, 体内
会积累植烷酸, 导致暗视觉不良, 震颤, 以及其
他神经方面的异常 。 这种病人要忌食含有叶绿素
的食品和植食性动物食品 。
脂肪酸的 ω氧化
在鼠肝微粒体中观察到一种较少见的脂肪
酸氧化途径, 这个途径使中长链和长链脂肪酸
通过末端甲基的氧化, 生成二羧酸, 两端的羧
基都可以与 CoA结合, 从两端进行 β氧化 。
催化 ω氧化的酶是依赖细胞色素 P450的单
加氧酶, 反应还需要 NADPH和 O2参与 。
脂肪酸的 ω氧化
四、酮体
乙酰 CoA的代谢结局
在肝脏线粒体中脂肪酸降解生成的乙酰 CoA
可以有几种去向 。 最主要的是进入柠檬酸循环彻
底氧化；第二是作为类固醇的前体, 合成胆固醇；
第三是作为脂肪酸合成的前体, 合成脂肪酸；第
四是转化为乙酰乙酸, D－ β－羟丁酸和丙酮, 这
3种物质称为酮体 （ ketone bodis） 。
肝脏中酮体的形成
在肝脏线粒体中, 决定乙酰 CoA去向的是
草酰乙酸, 它带动乙酰 CoA进入柠檬酸循环 。
但在饥饿或糖尿病情况下, 草酰乙酸参与糖异
生, 乙酰 CoA难以进入柠檬酸循环, 这有利于
乙酰 CoA进入酮体合成途径 。 在动物体内, 乙
酰 CoA不能转变成葡萄糖, 在植物中可以 。
酮体的合成 Ⅰ
酮
体
的
合
成Ⅱ
酮体的合成 Ⅲ
酮病的产生
严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体内可产生大
量的乙酰乙酸, 其原因是饥饿状态和胰岛素水平过
低都会耗尽体内的糖的贮存, 肝外组织不能从血液
中获取充分的葡萄糖, 为了获取能量, 肝中的葡糖
异生作用就会加速, 肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同
样加速, 同时动员蛋白质的分解 。 脂肪酸氧化加速
产生出大量的乙酰 CoA,葡糖异生作用又使草酰乙
酸耗尽 。 在此情况下, 乙酰 CoA转向生成酮体 。
酮病的症状
① 血液中出现大量丙酮, 常可从患者的气息中
嗅到, 可借此对患者作出诊断 。
② 血液中出现的乙酰乙酸和 D-β-羟丁酸, 使血
液 pH降低, 以至发生, 酸中毒,, 尿中酮体显
著增高 。
肝外组织利用酮体作燃料 Ⅰ
肝外组织利用酮体作燃料 Ⅱ
五、磷脂的代谢
磷脂的结构通式
磷脂属于膜脂类
磷脂酸和磷脂酰胆碱的结构
磷脂酸
磷脂酰胆碱
（卵磷脂）
胆碱
常见的磷脂还有,
磷脂酰乙醇胺 （ 脑磷脂 ）
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰肌醇
磷脂酰甘油
双磷脂酰甘油 （ 心磷脂 ）
各种磷脂酶的作用位点
八、脂肪酸代谢的调节
（ 一 ） 脂肪酸进入线粒体的调控
脂酰 CoA进入线粒体的速度可以控制脂肪酸
β氧化的速率 。 脂肪酸合成是在细胞溶胶中进行
的, 丙二酰 CoA是合成脂肪酸的中间产物, 当细
胞溶胶中丙二酰 CoA水平高时, 抑制肉碱酰基转
移酶 Ⅰ 的活性, 使乙酰 CoA不能进入线粒体 。
八、脂肪酸代谢的调节
（ 三 ） 激素对脂肪酸代谢的调节
胰高血糖素和肾上腺素通过磷酸化脂肪酶,
提高脂肪酶的活性, 促进脂肪的降解 。 同时通过
磷酸化乙酰 CoA羧化酶抑制其活性, 抑制脂肪酸
的合成 。
胰岛素的功能刚好相反 。
八、脂肪酸代谢的调节
（ 二 ） 心脏中脂肪酸氧化的调节
脂肪酸氧化是心脏的主要能量来源, 若心脏
用能减少, 柠檬酸循环和氧化磷酸化活动随之减
弱, 导致乙酰 CoA和 NADH积累 。 乙酰 CoA在线
粒体中水平增高会抑制硫解酶的活性, NADH水
平增高也会抑制 L-3-羟脂酰 CoA脱氢酶的活性,
从而抑制脂肪酸的 β 氧化 。
