脂肪酸β-氧化的生理意義
脂肪酸β-氧化是體內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,以十八個碳原子的飽和脂肪酸硬脂酸為例,其β-氧化的總反應為:
CH3(CH2)15COSCoA+8NAD++*CoASH+8H2O——→9CH3COSCoA+8FADH2+8NADH+8H+
8分子FADH2提供8×2=16分子ATP,8分子NADH+H+提供8×3=24分子ATP,9分子乙酰CoA完全氧化提供9×12=108個分子ATP,因此一克分子硬脂酸完全氧化生成CO2和H2O,共提供148克分子ATP。硬脂酸的活化過程消耗2克分子ATP,所以一克分子硬脂酸完全氧化可凈生成146克分子ATP。一克分子葡萄糖完全氧化可生成38分子ATP。三克分子葡萄糖所含碳原子數(shù)與一克分子硬脂酸相同,前者可提供114克分子ATP,后者可提供146克分子ATP??梢娫谔荚訑?shù)相同的情況下脂肪酸能提供更多的能量。脂肪酸氧化時釋放出來的能量約有40%為機體利用合成高能化合物,其余60%以熱的形式釋出,熱效率為40%,說明人體能很有效地利用脂肪酸氧化所提供的能量。
脂肪酸β-氧化也是脂肪酸的改造過程,人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。
有氧氧化和糖酵解的相互調節(jié)
Pasteur在研究酵母發(fā)酵時,發(fā)現(xiàn)在供氧充足的條件下,細胞內糖酵解作用受到抑制。葡萄糖消耗和乳酸生成減少,這種有氧氧化對糖酵解的抑制作用稱為巴士德效應(Pasteureffect)。
產(chǎn)生巴士德效應主要是由于在供氧充足的條件下,細胞內ATP/ADP比值升高,抑制了PK和PFK,使6-磷酸果糖和6-磷酸葡萄糖含量增加,后者反饋抑制已糖激權衡利弊(HK),使葡萄糖利用減少,呈現(xiàn)有氧氧化對糖酵解的抑制作用。
Crabtree效應與巴士德效應相反,在癌細胞發(fā)現(xiàn)給予葡萄糖時不論供氧充足與否都呈現(xiàn)很強的酵解反應,而糖的有氧氧化受抑制,稱為Crabtree效應或反巴士德效應。這種現(xiàn)象較普遍地存在于癌細胞中,此外也存在于一些正常組織細胞如視網(wǎng)膜、睪丸、顆粒白細胞等。
一般認為,具Crabtree效應的細胞,其酵解酶系(如PK、PFK、HK+)活性強,而線粒體內氧化酶系如細胞色素氧化酶活性則較低,它們在爭奪ADF、Pi及ADH+H+方面線粒體必然處于劣勢,因而缺乏進行氧化磷酸化的底物,即使在供氧充足的情況下,其有氧氧化生成ATP的能力仍低于正常細胞,呈現(xiàn)Crabtree效應。