脂肪酸的不同氧化方式
常見的偶數碳飽和脂肪酸通過普通的β-氧化即可完成代謝。不過一些特殊的脂肪酸，如不飽和脂肪酸、支鍊脂肪酸和超長鍊脂肪酸（22碳以上），氧化時需要某些不同的過程，包括異構化、α-氧化、ω-氧化，以及過氧化物酶體中的氧化過程等。
對于不飽和脂肪酸，一般每個雙鍵要少一次脂酰輔酶A脫氫過程，即減少一個FADH2。但除了能量差異，還會有雙鍵位置和構型的問題。
如果雙鍵在脂酰輔酶A的3位，不能被脂酰輔酶A脫氫酶催化，需要異構到2位才行。此反應由Δ3-烯脂酰輔酶A異構酶1（ECI1）催化，不論順反，均生成2位的反式雙鍵。例如油酸在9位有一個順式雙鍵，三個循環後形成Δ3-順烯脂酰輔酶A。異構生成Δ2-反烯脂酰輔酶A，即可繼續氧化。
不飽和脂肪酸的氧化
2位的雙鍵不論順反都可以水化，但順式雙鍵水化會生成D型産物，需要在β-羟脂酰輔酶A差向酶作用下轉變為L型，才能繼續氧化。
對于多不飽和脂肪酸，氧化時容易形成2,4-位的共轭雙鍵。這時需要消耗一個NADPH，由2,4-二烯酰輔酶A還原酶（DECR1）将其還原，生成3位的反式雙鍵，再異構到2位。
所以反式脂肪酸是可以被氧化代謝的。不過反式脂肪酸的代謝還是有些問題。有人比較了反油酸（9-反式-十八烯酸）與油酸和硬脂酸的降解，發現反油酸在線粒體中β-氧化時會積累5-反式-十四烯酰-CoA。文章認為這是由于長鍊酰基輔酶A脫氫酶（LCAD）對其親和力較低，這種積累會導緻5-反式-十四烯酸從線粒體逸出，幹擾細胞質中蛋白質的脂酰化等過程（J Biol Chem. 2004）。
反油酸在鼠肝線粒體中的降解，引自J Biol Chem. 2004
所以盡量不要攝入太多反式脂肪酸。世界衛生組織（WHO）2003年建議反式脂肪的供能比（反式脂肪提供的能量占膳食攝入總能量的百分比）應低于1%。
脂肪酸的氧化也有一部分在其它細胞器進行，比如内質網中可以進行ω-氧化，在脂肪酸的末位碳上引入羟基，再依次氧化為醛基和羧基，形成二羧酸。參與的酶依次為ω-羟化酶、醇脫氫酶和醛脫氫酶，它們也參與乙醇代謝過程。
ω-羟化酶屬于細胞色素P450家族，包括CYP4A11、CYP4A22、CYP4F等。這個羟化反應需要分子氧和NADPH。白三烯、維生素E的代謝也需要ω-羟化酶參與。也有報道稱ω-氧化可以降解α-氯化脂肪酸（J Biol Chem. 2010）。有些微生物可以通過ω-氧化将烷烴轉化為脂肪酸，可用于環保方面，如清除洩露的石油之類。
通過ω-氧化降解α-氯化脂肪酸，引自J Biol Chem. 2010
ω-氧化通常是次要脂肪酸氧化途徑。在某些病理狀态下，例如糖尿病，長期飲酒和饑餓時，或者肉堿穿梭缺陷導緻β-氧化被阻斷時，相關中間體會積聚。此時ω-氧化就會作為一種補償而上調。（EBioMedicine. 2017）
ω-氧化可以作為β-氧化不足的補償。引自EBioMedicine. 2017
在過氧化物酶體中存在α-氧化和β-氧化途徑。其β-氧化的反應過程基本與線粒體中的相似，但催化的酶卻有所不同。最明顯的差别是第一步的酶，這裡用的不是脫氫酶，而是氧化酶（關于二者區别可以參考《脫氫酶與氧化酶有何區别》一文）。因為線粒體中生成的FADH2可以直接通過呼吸鍊再生，而這裡就隻能直接把電子傳遞給氧，生成過氧化氫。
過氧化物酶體中的β-氧化途徑，引自themedicalbiochemistrypage.org
過氧化物酶體的β-氧化主要負責處理超長鍊脂肪酸（VLCFA：C18–C26）。它們并不會被氧化成二氧化碳，而是形成鍊縮短的脂酰輔酶A，然後轉運到線粒體中完全氧化。過氧化物酶體還負責代謝ω-氧化産生的長鍊二元羧酸，某些多不飽和脂肪酸（PUFA）以及α-氧化途徑的産物等。
α-氧化主要用于降解一些特殊的脂肪酸，比如3位帶有分支結構等。例如哺乳動物從食物中攝入的葉綠素代謝時，會生成植烷酸，其β位有甲基，這種結構不能通過β-氧化降解，隻能通過α-氧化脫羧才能繼續進行β-氧化。
植酸的α-氧化降解，引自themedicalbiochemistrypage.org
α-氧化先在α-位羟化，然後在1,2位之間裂解，放出一個甲酰輔酶A，得到截短一個碳的脂肪醛。之後可以正常氧化、活化，通過β-氧化降解。
參考文獻：
Wenfeng Yu, et al. Leaky beta-oxidation of a trans-fatty acid: incomplete beta-oxidation of elaidic acid is due to the accumulation of 5-trans-tetradecenoyl-CoA and its hydrolysis and conversion to 5-trans-tetradecenoylcarnitine in the matrix of rat mitochondria. J Biol Chem. 2004 Dec 10;279(50):52160-7.
Viral V Brahmbhatt, et al. {Omega}-oxidation of {alpha}-chlorinated fatty acids: identification of {alpha}-chlorinated dicarboxylic acids. J Biol Chem. 2010 Dec 31;285(53):41255-69.
Richard D Semba, et al. Environmental Enteric Dysfunction is Associated with Carnitine Deficiency and Altered Fatty Acid Oxidation. EBioMedicine. 2017 Mar;17:57-66.
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