{{위키데이터 속성 추적}}
'''지방산 분해'''(脂肪酸分解, {{llang|en|fatty acid degradation}})는 [[지방산]]이 [[대사 산물]]로 분해되어 최종적으로 [[세균]] 및 [[동물]]을 포함한 살아 있는 [[생물체]]의 주요 에너지 공급원으로 [[시트르산 회로]]의 진입 분자인 [[아세틸-CoA]]를 생성하는 과정이다.<ref>{{저널 인용|last1=Fujita |first1=Yasutaro |last2=Matsuoka |first2=Hiroshi |last3=Hirooka |first3=Kazutake |date=November 2007 |title=Regulation of fatty acid metabolism in bacteria |journal=Molecular Microbiology |language=en |volume=66 |issue=4 |pages=829–839 |doi=10.1111/j.1365-2958.2007.05947.x |pmid=17919287 |s2cid=43691631 |issn=0950-382X|doi-access=free }}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Novak |first1=John T. |last2=Carlson |first2=Dale A. |date=1970 |title=The Kinetics of Anaerobic Long Chain Fatty Acid Degradation |url=https://www.jstor.org/stable/25036816 |journal=Journal (Water Pollution Control Federation) |volume=42 |issue=11 |pages=1932–1943 |jstor=25036816 |issn=0043-1303}}</ref> 지방산 분해는 다음과 같은 3가지 주요 단계로 구분된다.
# [[지방 조직]]으로부터 [[지방분해]] 및 방출
# 활성화 및 [[미토콘드리아]]로 수송
# [[베타 산화|β-산화]]

== 지방분해 및 방출==
분해 과정에서 처음에는 지방산이 [[지방 세포]]에 저장된다. 이러한 지방의 분해 과정은 [[지방분해]]로 알려져 있다. 지방분해의 생성물인 [[유리 지방산]]은 혈류로 방출되어 전신을 순환한다. [[트라이글리세라이드]]가 지방산으로 분해되는 동안 지방산의 75% 이상이 다시 트라이글리세라이드로 전환된다. 이는 기아 및 운동을 하는 상황에서도 일어나는 에너지를 보존하는 자연스러운 메커니즘이다.

== 활성화 및 미토콘드리아로 수송 ==
지방산은 [[지방산의 산화]]가 일어나는 [[미토콘드리아]]로 운반되기 전에 활성화되어야 한다. 이 과정은 [[지방산 아실-CoA 합성효소]]에 의해 촉매되는 두 단계로 일어난다.

=== 활성화된 싸이오에스터 결합의 형성 ===
효소는 먼저 [[아데노신 삼인산|ATP]]의 α-인산에 대한 [[친핵성 공격]]을 [[촉매]]하여 [[피로인산염|피로인산]]과 [[아실기|아실]] 사슬에 연결되는 [[아데노신 일인산|AMP]]를 생성한다. 다음 단계는 지방산 아실 사슬과 [[CoA]] 사이에 활성화되는 [[싸이오에스터]] 결합의 형성이다.
{|
|[[파일:FattyAcid-Activation.png|섬네일|왼쪽|603px|지방산의 활성화]]
|}
위의 반응들의 화학 반응식은 다음과 같다.

: RCOO<sup>−</sup> + CoASH + ATP → RCO-SCoA + AMP + PP<sub>i</sub>

이 두 단계 반응은 자유롭게 가역적이며 [[화학 평형|평형]]은 1에 가깝다. 반응을 추진하기 위해 반응은 강력한 에너지 방출성 가수분해 반응과 짝지어진다. [[피로인산가수분해효소|무기 피로인산가수분해효소]]는 ATP로부터 유리된 피로인산을 두 개의 인산 이온으로 분해하며, 이 과정에서 한 개의 물 분자를 소비한다. 따라서 알짜 반응식은 다음과 같다.

: RCOO<sup>−</sup> + CoASH + ATP → RCO-SCoA+ AMP + '''2P<sub>i</sub>'''

=== 미토콘드리아 기질로 수송 ===
[[미토콘드리아 내막]]은 지방산에 대해 불투과성이며 특별한 카르니틴 운반체 시스템이 작용하여 활성화된 지방산을 세포질에서 미토콘드리아로 운반한다.

일단 활성화되면 [[아실-CoA]]는 [[미토콘드리아 기질]]로 운반된다. 이는 다음과 같이 일련의 유사한 단계를 통해 일어난다.

# 아실-CoA의 아실기는 미토콘드리아 외막에 위치한 [[카르니틴 아실기전이효소 I]](팔미토일기전이효소 I)에 의해 [[카르니틴]]과 결합한다.
# 아실 카르니틴은 [[자리옮김효소]]에 의해 미토콘드리아 기질로 이동한다.
# [[팔미토일카르니틴]]과 같은 아실 카르니틴은 미토콘드리아 내막에 위치한 카르니틴 아실기전이효소 II(팔미토일기전이효소 II)에 의해 다시 아실-CoA로 전환된다. 유리된 카르니틴은 세포질로 되돌아간다.

카르니틴 아실기전이효소 I은 [[β 산화]]와 [[지방산 합성]] 사이에서 일어나는 낭비 회로를 방지하기 위해 지방산 생합성의 대사 중간생성물인 [[말로닐-CoA]]로 인해 [[다른 자리 입체성 조절|알로스테릭]] 억제를 겪는다는 점에 주목해야 한다.

미토콘드리아에서 지방산의 산화는 다음과 같이 세 가지 주요 단계를 거친다.

# 지방산을 2-탄소 단위인 [[아세틸-CoA]]로 전환하기 위해 β 산화가 일어난다.
# 아세틸-CoA는 환원된 [[NADH]]와 환원된 [[FADH2|FADH<sub>2</sub>]]를 생성하기 위해 [[시트르산 회로]]로 들어간다.
# 환원된 [[보조 인자]]인 NADH와 FADH2는 미토콘드리아의 [[전자전달계]]에 참여하여 [[아데노신 삼인산|ATP]]를 생성한다. 지방산은 전자전달계에 직접적으로 참여하지 않는다.

== β 산화 ==
{{본문|β 산화}}

ATP에 의해 활성화된 후 미토콘드리아 내부에서 지방산의 β 산화는 4단계의 반복적인 과정을 통해 일어난다.

# [[FAD]]에 의한 [[산화]]
# [[수화 반응|수화]]
# [[NAD+|NAD<sup>+</sup>]]에 의한 [[산화]]
# [[싸이올 분해]]
# 아실-CoA 및 아세틸-CoA의 생성

짝수 지방산의 β 산화에서의 최종 생성물은 [[시트르산 회로]]의 진입 분자인 [[아세틸-CoA]]이다.<ref>{{저널 인용|last1=Goepfert |first1=Simon |last2=Poirier |first2=Yves |date=2007-06-01 |title=β-Oxidation in fatty acid degradation and beyond |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369526607000428 |journal=Current Opinion in Plant Biology |series=Physiology and Metabolism |language=en |volume=10 |issue=3 |pages=245–251 |doi=10.1016/j.pbi.2007.04.007 |pmid=17434787 |issn=1369-5266}}</ref> 지방산 사슬의 탄소 수가 홀수 개이면 β 산화의 최종 생성물은 [[프로피오닐-CoA]]가 된다. 프로피오닐-CoA는 [[대사 중간생성물]]인 [[메틸말로닐-CoA]]로 전환되고 결국 [[석시닐-CoA]]로 변환되어 시트르산 회로로 들어간다.

== 같이 보기 ==
* [[지질 대사]]
* [[지방산 합성]]
* [[지방분해]]
* [[콜레스테롤 역수송]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{물질대사}}

[[분류:물질대사]]
[[분류:지방산]]