第七章脂类与脂类代谢

1、 本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径径-氧化和从头合成途径，了解脂类物氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。质的功能和其他的氧化分解途径。脂类代谢脂类代谢思考思考目 录第一节第一节 生物体内的脂生物体内的脂类类第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢第三节第三节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成 磷脂和糖脂的代谢磷脂和糖脂的代谢（自学）（自学） 胆固醇的代谢胆固醇的代谢（自学）（自学）脂类CHCH2

2、2O OC CR R1 1O OCHCH2 2CHCHO OC CR R2 2O OO OC CR R3 3O O几种糖脂和硫酯几种糖脂和硫酯2,3-2,3-双酰基双酰基-1-1- -D-D-葡萄糖葡萄糖-D-D-甘油甘油6-6-亚硫酸亚硫酸-6-6-脱氧脱氧- - - -葡萄糖甘油二酯葡萄糖甘油二酯( (硫酯硫酯) )2,3-2,3-双酰基双酰基-1-(-1-( -D-D-半乳糖基半乳糖基-1-1，6- 6- -D-D-半乳糖基）半乳糖基）-D-D-甘油甘油一、脂类的消化和吸收1、脂类的消化2、脂类的吸收二、脂类的转运和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密

3、度脂蛋白HDL脂蛋白的种类脂类的消化吸收和运转脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解甘甘 油油 的的 转转 化化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶一、一、脂脂 肪肪 的的 水水 解解二、二、甘甘 油油 的的 转转 化化三、三、脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢四、四、酮体的代谢酮体的代谢-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用2 2、不饱和不饱和脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化3 3、奇数碳链奇数碳链脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化CHCH3 3-(CH-(CH2 2) )n n - - CHC

4、H2 2 - - CHCH2 2 -COOH-COOH 1 1、饱和脂肪酸的氧化分解途径、饱和脂肪酸的氧化分解途径1、饱和脂肪酸的、饱和脂肪酸的-氧化作用（2） -氧化过程氧化过程（1） -氧化作用的概念及试验证据氧化作用的概念及试验证据 脂肪酸的活化和转运脂肪酸的活化和转运 -氧化的生化过程氧化的生化过程 - -氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率-氧化作用的概念及试验证据 概概 念念 试验证据试验证据 19041904年年F.KnoopF.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验狗的实验结果，推导出了-氧化学说。 脂肪酸在体内氧化时在羧脂肪

5、酸在体内氧化时在羧基端的基端的-碳原子上进行氧化，碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰个二碳单位，即乙酰CoACoA，该，该过程称作过程称作-氧化。氧化。-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-COOH-COOH-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2) )2n2n-COOH-COOH-COOH-COOH（苯甲酸）（苯甲酸）-CH-CH2 2COOHCOOH（苯乙酸）（苯乙酸）奇数碳原子：奇数碳原子：偶数碳原子：偶数碳原子：脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 OR-C

6、-SCoAATPAMP+PPib、脂酰脂酰CoA的运转的运转 肉毒碱的作用肉毒碱的作用油油酰酰基基的的氧氧化化作作用用油酰基油酰基CoACoA（ 9 9 18 18：1 1） CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoAHH 2 2- -反反- - 十二碳烯酰十二碳烯酰CoA CoA -氧化氧化, ,三次循环三次循环烯酯酰烯酯酰CoACoA异构酶异构酶烯酯酰烯酯酰CoACoA水化酶水化酶再开始再开始-氧化氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2

7、 - CO-CoA 3 3- -顺顺- - 十二碳烯酯酰十二碳烯酯酰CoACoA H H-氧化的生化历程氧化的生化历程 a a、脱氢、脱氢b b、水化、水化c c、再脱氢、再脱氢 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2C-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA|+| d d、硫解、硫解|-氧化的主要生化反应氧化的主要生化反应酯酰CoA脱氢酶脂酰CoA RCH2CH2C-SCoA RCH=CH-C-SCoA -烯脂酰CoA OR-CScoA脂酰CoA OCH3CSCoA 乙酰CoA|+2-烯酰CoA水化

8、酶 -羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶H2O CoASHNAD +NADHFAD FADH2 OH O RCHCH2CScoA-羟脂酰CoA| O O RCCH2C-SCoA -酮酯酰CoA| 氧氧化化的的生生化化历历程程 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD +NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoA CoA 脱氢脱氢酶酶脂酰脂酰CoACoA -烯脂酰烯脂酰CoA CoA 水化酶水化酶 -羟脂酰羟脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶 -酮酯酰酮酯酰CoA CoA 硫解酶硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR

9、-COScoAH H2 2O O CoASHTCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPH20呼吸链H20呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA-氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：净生成：108 2 = 108 2 = 106 106 ATPATP例：软脂酸例：软脂酸7 7次次-氧化氧化8 8 乙酰乙酰CoACoACH3(CH2)14COOH7 7 NADHNADH7 7 FADHFADH2 21010 ATP ATP 2.52.5 ATP ATP 1.51.5 ATP ATP 8080 ATP ATP17.517.5 ATP A

10、TP10.510.5 ATP ATP108108 ATP ATP能量转换率能量转换率 = =-30.54-30.54KJ KJ 106106-9730-9730KJKJ 100% =100% =3333脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧脂肪酸氧化作用发生化作用发生在在-碳原子碳原子上，上，分解出分解出COCO2 2，生成比，生成比原来少一个原来少一个碳原子的脂碳原子的脂肪酸，这种肪酸，这种氧化作用称氧化作用称为为-氧化作氧化作用。用。R RC CH H2 2COOHCOOHR RC CH H(O(OH H)COOH)COOHR RC COCOOHOCOOHRCOOHRCOOHC CO

11、 O2 2O O2 2NAD +NADH +H+NAD +NADH +H+RCH(OOH)COOHRCH(OOH)COOHCOCO2 2RCHORCHOO O2 2NAD +NADH +H+过氧化过氧化羟化羟化H H2 2O O 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指脂肪氧化指脂肪酸的末端甲基酸的末端甲基（-端）经氧端）经氧化转变成羟基，化转变成羟基，继而再氧化成羧继而再氧化成羧基，从而形成基，从而形成，-二羧酸二羧酸的过程的过程。CHCH3 3(CH(CH2 2)n COO)n COO- -HOCHOCH H2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO- -OHCOHC(CH(CH2 2)n COO)

12、n COO- - -OOCOOC(CH(CH2 2)n COO)n COO- -O O2 2NAD(P) +NAD(P)H+H+NAPD +NADPH+H+NAD(P) +NAD(P)H+H+混合功能氧化酶混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶醛酸脱氢酶酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 N+(CH N+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO- COO-肉毒碱肉毒碱 O OR-CR-C N+(CH N+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2 COO- COO-酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH

13、 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHAMP+PPiAMP+PPi-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoAATP、CoASH丙酸的代谢丙酸的代谢甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA硫激酶硫激酶羧羧化化酶酶变位酶变位酶三羧酸三羧酸循环循环ATP、CO2 生物素生物素CoB12 酮体的酮体的生成生成 酮体的酮体的分解分解 生成酮体的意义生成酮体的意义 脂肪酸脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧在肌肉

14、中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、可在肝细胞形成乙酰乙酸、-羟丁酸、羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为丙酮，这三种物质统称为酮体酮体。酮体的生成酮体的生成羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA（HMG CoA）硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMG CoA裂解酶裂解酶羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA 合成酶合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2

15、COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮 -羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶脱羧酶CoASH酮体的分解酮体的分解乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶转转移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH -氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2 -羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长3、不饱和脂肪酸的合成饱和脂肪酸的合成（1）脂肪酸合成酶复合体系脂肪酸合成酶复合体系和和脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白 (acyl

16、 carrier protein，ACP)（2）乙酰乙酰CoA运转：运转：柠檬酸循环柠檬酸循环（3）乙酰乙酰CoA活化：活化： 丙二酸单酰丙二酸单酰ACP的形成的形成（4）脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸合成酶系结构模式脂肪酸合成酶系结构模式中央巯基中央巯基SHSH外围巯基外围巯基SHSHACPACP乙酰乙酰CoACoA:ACP:ACP转移酶转移酶 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA:ACP:ACP转移酶转移酶-酮脂酰酮脂酰- -ACPACP合酶合酶 -酮脂酰酮脂酰- -ACPACP还原酶还原酶 -羟脂酰羟脂酰- -ACPACP脱水酶脱水酶 烯脂酰烯脂酰- -ACPACP还

17、原酶还原酶 脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺丙二酸单酰ACPACP的形成：| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰单酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPACPCoA乙酰CoA 羧化酶生物素脂脂肪肪酸酸从从头头合合成成的的生生化化历历程程a、缩合缩合b、加氢、加氢c、脱水、脱水 OCH3CSACP+|d、加氢、加氢 O O CH3-C-CH2 - CSACP CH

18、3-CH=CH-C-SACP | CH3-CH2 - CH2 - C-SACP| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACP O H O CH3-C-CH2 - CSACPCOCO2 2H软软脂脂酸酸合合成成的的反反应应流流程程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA 丙二酸单酰丙二酸单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH H2 2O OCOCO2 2软脂酸软脂酸H H2 2O O进位进位链的延伸链的延伸水解水解 OCH3C-S|SH

19、CH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH脂肪酸生物合成的反应历程-烯丁酰烯丁酰ACPACPCH3COCH2C0-SACP 丁酰丁酰ACPACPCH3CH(OH) CH2C0-SACP CH3CH= CH2C0-SACP CH3CH2CH2C0-SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP-羟丁酰羟丁酰ACPACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2 + ACPC2C2C2C2C2C2NADPH+H+NAD P+NADP+NADPH+H+H H2 2O O CH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP丁酰丁酰CoAC

20、oA CH3 CH2CH2C-SACP O CH3COCH2C-SACP SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP| OCH3CSACP乙酰乙酰ACPACP|+-羟丁酰羟丁酰ACPACP脱水酶脱水酶 -酮丁酰酮丁酰ACPACP还原酶还原酶 NAD P+NADPHCoASHCoASH O OHO-C-CH2C-S-ACP 丙二酸单酰丙二酸单酰- -ACPACP| OH OCH3-CH-CH2-C-S-ACP-羟丁酰羟丁酰- -ACPACP| OCH3CH CH-C-S-ACP=,-,-烯丁酰烯丁酰ACPACP|H H2 2O O -烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶乙酰乙酰CoACoA从线

21、粒体内至胞液的运转从线粒体内至胞液的运转羧基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图CO2COO-（1）线粒体脂肪酸延长酶系: 延长短链脂肪酸，其过程是-氧化逆过程。（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位细胞内进行部位动物动物 植物植物线粒体线粒体 内质网内质网 叶绿体、前质体叶绿体、前质体 内质网内质网加入的一碳单位加入的一碳单位酯酰基载体酯酰基载体电子供体电子供体乙酰乙酰CoA CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoACoA CoA CoA CoA

22、ACPACPNAD(P)H NADPH NAD(P)H NADPH NADPH NADPH 不明确不明确(1)(1)需氧途径需氧途径（2 2）厌氧途径厌氧途径 是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式, ,发生在发生在脂肪酸从头合成的过程中脂肪酸从头合成的过程中, ,当生成当生成 、 - -羟葵酰羟葵酰-ACP-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成时，由专一的脱水酶催化脱水，生成 、 - -烯葵酰烯葵酰- -ACPACP，再继续参入二碳单位，就可产生不同长度的，再继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单单不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸。NADPH+HNADPH+H+ +

23、NADPNADP+ +FADFAD2Fe2Fe去饱和酶去饱和酶RCHRCH2 2-CH-CH2 2- -RCHRCHCH-CH-2e2e2e2e2e2e2e2eO O2 2+4H+4H+ +2H2H2 2O O4e4e（黄素蛋白）（黄素蛋白）动：细胞色素动：细胞色素b b5zh5zh植：铁硫蛋白植：铁硫蛋白C C16:016:0( (软脂酸软脂酸) )-2H,-2H,去饱和去饱和C C18:018:0( (硬脂酸硬脂酸) )9-9-C C18:118:1( (油酸油酸) )11-11-C C20:120:16 6，9-9-C C18:218:28 8，11-11-C C20:220:25 5，

24、8 8，11-11-C C20:320:313-13-C C22:122:115-15-C C24:124:19-9-C C16:116:1( (棕榈油酸棕榈油酸) )(3)(3)多多烯烯脂脂酸酸的的形形成成+C+C2 2 延长延长-2H,-2H,去饱和去饱和+C+C2 2 延长延长+C+C2 2 延长延长+C+C2 2 延长延长-2H -2H 去饱和去饱和+C+C2 2 延长延长+C+C2 2 延长延长-2H -2H 去饱和去饱和11-11-C C18:118:1（顺（顺- -十八碳烯十八碳烯-11-11-酸）酸）（二十碳三烯酸）（二十碳三烯酸）（二十四碳烯酸）（二十四碳烯酸）甘甘 油油 的

25、的 合成合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶三三酰酰甘甘油油的的生生物物合合成成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶磷酸酶动植物中不饱和脂肪酸合成的比较动植物中不饱和脂肪酸合成的比较脂肪酸的脂肪酸的氧化和从头合成的异同氧化和从头合成的异同磷脂酰胆碱磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油磷磷脂脂酶酶的的作作用用部部位位磷脂酶磷脂酶 C磷脂酶磷脂酶 D磷脂酶磷脂酶 A2(B2)磷脂酶磷脂酶 A1

26、(B1)HOCHHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2HOCHHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3OCHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺CDP-OCHCDP-OCH2 2CHCH2 2NHNH2 2CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺乙醇胺乙醇胺激酶激酶CTP:CTP:磷酸磷酸乙醇胺胞乙醇胺胞苷转移酶苷转移酶ATPATPADPADPCTPCTPPPiPPi胆碱胆碱激酶激酶ATPATPADPADPOCHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP-OCHCDP-OCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CD

27、P-CDP-胆碱胆碱CTP:CTP:磷酸磷酸胆碱胞苷胆碱胞苷转移酶转移酶CTPCTPPPiPPiP PP P+ +CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺CMPCMP葡萄糖葡萄糖3-3-磷酸甘油磷酸甘油1 1，2-2-甘油二酯磷脂酸甘油二酯磷脂酸1 1，2-2-甘油二酯甘油二酯CDP-CDP-胆碱胆碱CMPCMP2 RCOCoA2 RCOCoA2 CoA2 CoAPiPi转酰酶转酰酶磷酸酯酶磷酸酯酶转移酶转移酶磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(CH(CH3 3) )3 3N-CHN-CH2 2-CH-CH3 3-O-O P P磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺H H3 3N-CHN-CH2 2-CH-CH3 3-O-OP P- -甘油二酯甘油二酯- -甘油二酯甘油二酯1、糖脂的合成、糖脂的合成2、糖脂的分解、糖脂的分解糖脂的代谢糖脂的代谢第五节 胆固醇的代谢一、一、胆固醇的合成胆固醇的合成二、二、胆固醇的转化胆固醇