脂肪能量高的原因

糖類和脂肪都是重要的能源物質(zhì)，元素組成都為C、H、O，但是在相同條件下，脂肪所含的能量高于糖類，原因是脂肪的碳?xì)浔壤摺Ｄ敲?，如何理解碳?xì)浔壤c能量之間的關(guān)系呢?

葡萄糖是糖類的消化終產(chǎn)物，通過細(xì)胞呼吸徹底氧化分解，釋放能量；脂肪的消化終產(chǎn)物為甘油和脂肪酸，甘油轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮再進(jìn)入糖酵解途徑，脂肪酸主要通過β－氧化來釋放能量。下面通過1分子六碳糖(如葡萄糖)和1分子六碳飽和脂肪酸的氧化來比較說明。

1 1分子六碳糖(如葡萄糖)徹底氧化分解釋放的能量

1分子六碳糖(如葡萄糖)的徹底氧化分解包括3個(gè)階段：糖酵解、檸檬酸循環(huán)、電子傳遞鏈。

1.1 糖酵解(反應(yīng)場所為細(xì)胞基質(zhì))

糖酵解可分以下兩個(gè)步驟：

①準(zhǔn)備階段：葡萄糖磷酸化為6－磷酸葡萄糖，6－磷酸葡萄糖異構(gòu)為6－磷酸果糖，6－磷酸果糖磷酸化為1，6－二磷酸果糖，1，6－二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岜?3－磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮)；

②放能階段：3－磷酸甘油醛氧化成1，3－二磷酸甘油酸，1，3－二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸鍵形成3－磷酸甘油酸，3－磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?－磷酸甘油酸，2－磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇丙酮酸，磷酸烯醇丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。整個(gè)階段與能量有關(guān)的過程如表1～2。

從表1、2中，不難看出1分子六碳糖(如葡萄糖)糖酵解釋放的相關(guān)能量為：2ATP+2NADH。

1.2 檸檬酸循環(huán)(場所為線粒體)

檸檬酸循環(huán)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程見圖1，與能量有關(guān)的過程見表3－4。

從表3-4中可以看出，1分子的丙酮酸通過檸檬酸循環(huán)釋放的相關(guān)能量：1GTP+4NADH+IFADH₂。

1.3 電子傳遞鏈(反應(yīng)場所為線粒體)

電子傳遞鏈存在于線粒體內(nèi)膜，NADH和FADH₂中的質(zhì)子和電子被電子傳遞鏈所接受，高能電子經(jīng)過一系列的傳遞后，能量不斷地減少，減少的能量用于合成ATP，NADH和，F(xiàn)ADH₂中的氫與分子氧結(jié)合形成水。線粒體中每分子NADH和FADH₂經(jīng)過電子傳遞鏈后，分別形成2.5個(gè)ATP和1.5個(gè)ATP，而細(xì)胞溶膠產(chǎn)生的NADH需要輔助途徑才能進(jìn)入線粒體，再通過電子傳遞鏈產(chǎn)生能量，若線粒體中FAD接受NADH中電子和質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)镕ADH₂，則形成1.5個(gè)ATP，若線粒體中NAD⁺接受NADH中電子和質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADH和H⁺，則形成2.5個(gè)ATP。

因此，糖酵解產(chǎn)生的ATP為：2+1.5(或2.5)×2=5或7，檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生的ATP為：1+4×2.5+1.5=12.5，所以1分子的六碳糖(葡萄糖)的徹底氧化分解產(chǎn)生的ATP分子數(shù)為：5(或7)+12.5×2=30(或32)。

2 1分子的六碳飽和脂肪酸徹底氧化分解釋放的能量

脂肪酸的通式為R-COOH，其中R基可以是飽和烴鏈，也可以是不飽和烴鏈，其中飽和脂肪酸為CH₃(CH₂)nCOOH。飽和脂肪酸的氧化分解通常為脂肪酸的β－氧化作用，即在線粒體內(nèi)，脂肪酸在羧基端的β－碳原子上進(jìn)行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個(gè)二碳單位(乙酰CoA)，同時(shí)產(chǎn)生1分子的NADH和1分子的FADH₂。如1分子的六碳飽和脂肪酸(CH₃CH₂CH₂C_βH₂C_αH₂COOH)通過一次β－氧化作用產(chǎn)生1分子乙酰CoA和CH₃CH₂H₂－COOH(與原來相比少了－C_βH₂C_αH₂－)，而徹底氧化分解需2次β－氧化作用，可產(chǎn)生3分子乙酰CoA，2分子的NADH和2分子的FADH₂。1分子的乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)后產(chǎn)生相當(dāng)于10分子的ATP(表3-4)，2分子的NADH和2分子的FADH₂通過電子傳遞鏈分別產(chǎn)生ATP的個(gè)數(shù)是：2×2.5=5、2×1.5=3。

因此，1分子的六碳飽和脂肪酸徹底氧化分解后產(chǎn)生的ATP分子數(shù)為：10×3+5+3=38，但脂肪酸必需先活化

變成脂酰CoA，才能進(jìn)行β－氧化，此過程消耗2個(gè)ATP，所以1分子的六碳飽和脂肪酸徹底氧化分解后產(chǎn)生的ATP分子數(shù)為：38－2=36。

綜上所述，脂肪的能量比糖類的能量高，而且由于脂肪酸通過斷裂－CaH₂C_aH₂－，形成二碳單位(乙酰CoA)，從而釋放能量，即碳?xì)浔壤礁?，?/p>

成的二碳單位越多，釋放的能量越多。