结构生物化学/奇数链和不饱和脂肪酸的降解
大多数脂肪酸由于它们的合成过程，具有偶数个碳原子，因此β-氧化途径可以成功地完成这些分子的降解。然而，对于那些不太简单的脂肪酸链，即不饱和或具有奇数个碳原子的脂肪酸链，需要更多的步骤。
不饱和脂肪酸虽然在我们的饮食中很突出，但比饱和脂肪酸更难代谢。除了降解饱和脂肪酸所需的反应外，不饱和脂肪酸的降解还需要两种补充酶：异构酶和还原酶。
例如，让我们看看不饱和脂肪酸棕榈油酸酯（如图片所示）的氧化，它有16个碳原子，在C9和C10之间有一个双键。就像饱和脂肪酸一样，这种不饱和脂肪酸首先被激活，然后被转运到线粒体的内膜。
现在的棕榈油酰辅酶A将经历3个降解循环，这些循环是由与氧化饱和脂肪酸相同的酶进行的。然而，当在这些降解的第三轮中形成顺式Δ3-烯酰辅酶A时，就会出现一个问题：顺式Δ3-烯酰辅酶A不是酰基辅酶A脱氢酶的底物。如图所示，在C3和C4之间有一个双键，这阻止了在C2和C3之间形成双键。这种降解障碍通过将顺式Δ3双键的位置和构型移至反式Δ2双键来克服；这种新的反应是由顺式Δ3-烯酰辅酶A异构酶促进的。现在，由于双键在C2和C3之间，其余与饱和脂肪酸氧化相关的反应可以在反式Δ2-烯酰辅酶A上进行。
过量的多不饱和脂肪酸（具有多个双键的脂肪酸）通过β-氧化降解，对人类来说，作为信号分子的前体很重要。然而，在处理多不饱和脂肪酸时，还需要克服另一个障碍，这可以通过观察18个碳多不饱和脂肪酸亚油酸酯（如图片所示）的氧化来辨别。亚油酸酯具有顺式Δ9和顺式Δ12双键；当顺式Δ3双键在3轮β-氧化后形成时，它被相同的异构酶（如棕榈油酸酯降解中提到的）转化为反式Δ2双键。经过另一轮β-氧化后，产生的酰基辅酶A含有一个顺式Δ4双键。当这种物质被酰基辅酶A脱氢酶脱氢时，它会产生一个2,4-二烯酰中间体。
这种中间体不是β-氧化途径中下一个酶的底物，因此使用2,4-二烯醇辅酶A还原酶将中间体转化为反式Δ3-烯酰辅酶A。2,4-二烯醇辅酶A还原酶通过使用NADPH将2,4-二烯酰中间体还原为反式Δ3-烯酰辅酶A来完成此操作。顺式Δ3-烯酰辅酶A异构酶可以将反式Δ3转化为反式Δ2形式，这是一种β-氧化途径中可接受的中间体。
总结：奇数编号的双键由异构酶处理，而偶数编号的双键由异构酶和还原酶共同处理。
具有奇数个碳原子的脂肪酸是一种微量物质，其氧化方式与具有偶数个碳原子的脂肪酸相同。不同之处在于，当奇数脂肪酸被氧化时，它在最后的降解轮中产生丙酰辅酶A和乙酰辅酶A，而不是两个乙酰辅酶A分子。丙酰辅酶A中的活化的3碳单元一旦转化为琥珀酰辅酶A，就会进入柠檬酸循环。
将丙酰辅酶A转化为琥珀酰辅酶A的途径需要维生素B12进行一定的重排。丙酰辅酶A转化为琥珀酰辅酶A的过程如图片所示。羧化反应由丙酰辅酶A羧化酶催化，它是一种生物素酶，其催化机制类似于丙酮酸羧化酶。
钴胺素酶催化3种类型的反应：分子内重排、甲基化以及核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸。哺乳动物中需要辅酶B12的两种反应是：(1) L-甲基丙二酰辅酶A转化为琥珀酰辅酶A，以及(2) 同型半胱氨酸甲基化为甲硫氨酸。反应(2) 尤其重要，因为甲硫氨酸是生成参与嘌呤和胸腺嘧啶合成的辅酶所必需的。钴胺素的基本结构如图片所示：核心由一个钴卟啉环构成，中心有一个钴原子。
在这个重排过程中，两个连接在相邻碳原子上的基团被交换，这个过程由辅酶B12催化。这些重排的第一步是5’-脱氧腺苷的碳-钴键断裂（一个均裂反应）。这会产生Co2+辅酶形式和5’-脱氧腺苷的自由基（如图片所示）。
这种高反应性的自由基通过从底物中夺取一个氢原子来发挥作用，形成5’-脱氧腺苷和一个自由基底物，后者自发重排（羰基辅酶A基团移动到先前被相邻碳原子上的氢原子占据的位置）。这会产生一个不同的自由基，它从5’-脱氧腺苷的甲基中夺取一个氢原子，从而完成重排。总结一下，辅酶B12在这些分子内迁移中的作用是成为用于夺取氢原子的自由基来源。
虽然大多数脂肪酸氧化发生在线粒体中，但一些氧化可以在过氧化物酶体中进行（一种存在于大多数真核生物中的小型膜结合细胞器）。过氧化物酶体中发生的氧化的主要作用之一是将脂肪酸氧化至辛酰辅酶A（线粒体中β-氧化的更好底物）。过氧化物酶体与线粒体中β-氧化的区别在于初始脱氢反应。过氧化物酶体氧化过程中，黄素蛋白酰基辅酶A脱氢酶不像线粒体氧化那样将高能电子捕获为FADH2用于电子传递链，而是将电子从底物转移到FADH2，然后转移到氧气，生成过氧化氢。为了将H2O2降解为水和氧气，过氧化物酶体中含有大量的过氧化氢酶。
如果细胞中脂肪和碳水化合物的分解代谢平衡良好，来自脂肪酸氧化的乙酰辅酶 A 将进入柠檬酸循环。为了进入柠檬酸循环，乙酰辅酶 A 必须与草酰乙酸结合；可利用的草酰乙酸的浓度通常由丙酮酸（葡萄糖糖酵解的产物）形成，取决于碳水化合物的供应。
当草酰乙酸不容易获得时（例如患有糖尿病的人），乙酰辅酶 A 被转移到 D-3-羟基丁酸和乙酰乙酸的形成，它们通常被称为酮体。
乙酰辅酶 A 通过三个步骤形成乙酰乙酸（如图所示），第一步由硫解酶催化。总反应为：2 乙酰辅酶 A + H2O → 乙酰乙酸 + 2 辅酶 A + H+
当线粒体基质中的乙酰乙酸被 D-3-羟基丁酸脱氢酶还原时，会形成 D-3-羟基丁酸。乙酰乙酸会进行额外的缓慢的自发脱羧反应生成丙酮，因为它是一种 β-酮酸。
当线粒体基质中的乙酰乙酸被 D-3-羟基丁酸脱氢酶还原时，会形成 D-3-羟基丁酸。乙酰乙酸会进行额外的缓慢的自发脱羧反应生成丙酮，因为它是一种 β-酮酸。
乙酰乙酸转化为乙酰辅酶 A 包括两个步骤。首先，从琥珀酰辅酶 A 转移辅酶 A 到乙酰乙酸激活该分子。这一步由辅酶 A 转移酶催化。在第二步，硫解酶裂解乙酰乙酰辅酶 A，生成两个乙酰辅酶 A 分子，然后它们可以进入柠檬酸循环。当 3-羟基丁酸反应生成乙酰辅酶 A 时，需要额外的步骤：它必须首先被 NAD+ 氧化生成乙酰乙酸。
总之，我们可以将酮体视为可溶于水、易于运输的乙酰基形式。高水平的乙酰乙酸是乙酰基丰度高的标志；这会导致脂解速率下降。