第八章脂类代谢-副本

1、第八章第八章 脂类代谢脂类代谢1脂肪的分解代谢：脂肪的消化吸收，甘油的氧脂肪的分解代谢：脂肪的消化吸收，甘油的氧化，脂肪酸的化，脂肪酸的-氧化，不饱和脂肪酸的氧化，酮氧化，不饱和脂肪酸的氧化，酮体的代谢；体的代谢；2脂肪的合成代谢：脂肪的合成代谢：-磷酸甘油的合成，软脂酰磷酸甘油的合成，软脂酰coa的合成，脂肪的生物合成。的合成，脂肪的生物合成。主要内容：主要内容：教学重点：教学重点：教学难点：教学难点：1脂肪酸的脂肪酸的-氧化；氧化；2酮体的代谢；酮体的代谢；3脂肪酸脂肪酸的从头合成代谢。的从头合成代谢。1脂肪酸的脂肪酸的-氧化；氧化；2脂肪酸的从头合成代谢。脂肪酸的从头合成代谢。脂类脂类单

2、脂单脂复脂复脂类脂类脂酰基甘油酯酰基甘油酯蜡蜡磷脂磷脂糖脂糖脂萜类萜类甾醇类甾醇类含有脂肪酸含有脂肪酸不含脂肪酸不含脂肪酸1 1、脂类的消化、脂类的消化 部位：小肠上段部位：小肠上段 消化因素消化因素 胆汁酸盐：乳化作用胆汁酸盐：乳化作用 辅脂酶：帮助胰脂酶起作用辅脂酶：帮助胰脂酶起作用 脂肪酶：水解三酰甘油酰基脂肪酶：水解三酰甘油酰基2 2、脂类的吸收、脂类的吸收 部位：肠部位：肠 3、脂类的转运、脂类的转运乳麋微粒（乳麋微粒（cm）极低密度脂蛋白极低密度脂蛋白vldl低密度脂蛋白低密度脂蛋白ldl高密度脂蛋白高密度脂蛋白hdl脂蛋白的种类脂蛋白的种类 脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经

3、脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由另一种酯酶水解成甘油和脂肪酸。一步由另一种酯酶水解成甘油和脂肪酸。8.2.1 8.2.1 脂肪的水解脂肪的水解返回返回（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8.2.2 8.2.2 甘油的分解甘油

4、的分解 脂肪酸氧化的化脂肪酸氧化的化学步骤可以分为三步：学步骤可以分为三步：一是一是长链脂肪酸降解长链脂肪酸降解为两个碳原子单元，为两个碳原子单元，即乙酰即乙酰coacoa。二是二是乙乙酰酰coacoa经过柠檬酸循经过柠檬酸循环氧化成环氧化成coco2 2。三是三是从从还原的电子载体到线还原的电子载体到线粒体呼吸链的电子传粒体呼吸链的电子传递。递。8.2.3 脂肪酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解8.2.3.1 8.2.3.1 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化1、脂肪酸的活化、脂肪酸的活化脂酰脂酰coa的生成的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质

5、网和线粒体外膜上的脂酰线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰coacoa合成酶在合成酶在atpatp、coashcoash、mgmg2+2+存在条件下，催存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰化脂肪酸活化，生成脂酰coacoa。2、穿膜（脂酰、穿膜（脂酰coa进入线粒体）进入线粒体） 脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰酰coa必须进入线粒体内才能代谢。必须进入线粒体内才能代谢。 3、脂肪酸的、脂肪酸的氧化氧化 长链脂酰长链脂酰coa的的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶氧化是在线

6、粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰coa，再经，再经tca循环完全氧化成二氧化碳和水，并循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全氧化最终全部生成乙酰部生成乙酰coa。脂酰脂酰coa的的氧化反应过程如下：氧化反应过程如下：（1 1）氧化）氧化 脂酰脂酰coacoa经脂酰经脂酰coacoa脱氢酶催化，在其脱氢酶催化，在其和和碳原子上脱氢，生成碳原子上脱氢，生成2 2反式烯脂酰反式烯脂酰coacoa，该脱氢，该脱氢反应的辅基为反应的辅基为fadfad。（2 2）水化（水合

7、反应）水化（水合反应） 2 2反烯脂酰反烯脂酰coacoa在在2 2反烯脂酰反烯脂酰coacoa水合酶催化水合酶催化下，在双键上加水生成下，在双键上加水生成l-l-羟脂酰羟脂酰coacoa。（3）氧化）氧化 l-羟脂酰羟脂酰coa在在l-羟脂酰羟脂酰coa脱氢酶催脱氢酶催化下，脱去化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰酮脂酰coa，该反应的辅酶为，该反应的辅酶为nad+。（4 4）硫解）硫解 在在-酮脂酰酮脂酰coacoa硫解酶催化下，硫解酶催化下，-酮脂酰酮脂酰coacoa与与coashcoash作用，硫解产生作用，硫解产生 1 1分子乙酰分子乙酰coacoa

8、和比原和比原来少两个碳原子的脂酰来少两个碳原子的脂酰coacoa。atpcoash-2h(fad)h2o-2h(nad+)coash+-c2-c2-c2-c2ch2ch2脂肪酸脂肪酸-氧化循环氧化循环 脂肪酸脂肪酸氧化最终的产物为氧化最终的产物为乙酰乙酰coa、nadh和和fadh2。假如碳原子数为假如碳原子数为cn的饱和脂肪酸进行的饱和脂肪酸进行氧化，则需要作氧化，则需要作（n/21）次循环才能完全分解为）次循环才能完全分解为n/2个乙酰个乙酰coa，产生，产生（n/21）个）个nadh和（和（n/21）个）个fadh2；生成的乙酰；生成的乙酰coa通过通过tca循环彻底氧化成二氧化碳和水并

9、释放能量，循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而而nadh和和fadh2则通过呼吸链传递电子生成则通过呼吸链传递电子生成atp。至此。至此可以生成的可以生成的atp数量为：数量为：20125.25.112nn总结总结1062102165 . 25 . 11216 以软脂酸（以软脂酸（16c）为例计算其完全）为例计算其完全氧化所生成的氧化所生成的atp分子数：分子数：-氧化的调节氧化的调节（1）脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰coa的浓度增的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶加，可抑制肉碱

10、脂酰转移酶，限制脂肪氧化。，限制脂肪氧化。（2）nadh/nad+比率高时，比率高时，-羟脂酰羟脂酰coa脱氢脱氢酶便受抑制。酶便受抑制。（3）乙酰乙酰coa浓度浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰（脂酰coa有两条去路：有两条去路： 氧化，氧化，合成甘油三合成甘油三酯）。酯）。1、不饱和脂肪酸的分解（、不饱和脂肪酸的分解（-氧化）氧化） 一个不饱和双键一个不饱和双键 烯脂酰烯脂酰coacoa异构酶异构酶 二个以上不饱和双键二个以上不饱和双键 异构酶和还原酶异构酶和还原酶8.2.3.2 脂肪酸的其它氧化分解方式脂肪酸的其它氧化分解方式 不饱和脂肪酸完全氧化生成不饱

11、和脂肪酸完全氧化生成co2和和h2o时提时提供的供的atp少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。 动物体内约有动物体内约有1/2以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸的双键都是的双键都是顺式顺式的，它们活化后进入的，它们活化后进入-氧化时，氧化时，生成顺烯脂酰生成顺烯脂酰coa，此时需要，此时需要烯脂酰烯脂酰coa异构酶异构酶催化使其生成反烯脂酰催化使其生成反烯脂酰coa以便进一步反应。如以便进一步反应。如果有两个或以上的双键则还需要果有两个或以上的双键则还需要2,4-二

12、烯脂酰二烯脂酰coa还原酶还原酶催化再继续进行催化再继续进行-氧化。氧化。2、奇数碳原子脂肪酸的分解、奇数碳原子脂肪酸的分解 羧化羧化 变位变位 少数奇数碳原子脂肪酸也可进入少数奇数碳原子脂肪酸也可进入-氧化途径氧化途径进行代谢。所不同在于偶数碳脂肪酸的最终产物进行代谢。所不同在于偶数碳脂肪酸的最终产物为为2 2分子乙酰分子乙酰coa,coa,而奇数碳为而奇数碳为1 1分子丙酰分子丙酰coa,coa,和和1 1分子乙酰分子乙酰coacoa。3、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化氧化 脂酸的脂酸的位碳被氧化成羟基，产生位碳被氧化成羟基，产生-羟脂酸，羟脂酸，进一步脱羧，氧化成为少一个碳原子的脂酸。由单进一

13、步脱羧，氧化成为少一个碳原子的脂酸。由单氧化酶催化，需氧化酶催化，需o2，fe2+和抗坏血酸参加。和抗坏血酸参加。4、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化氧化 可以在碳链烷基端碳位上氧化成二羧酸可以在碳链烷基端碳位上氧化成二羧酸, ,从两端从两端开始开始-氧化。细胞色素作为电子载体参加作用。氧化。细胞色素作为电子载体参加作用。 进入进入tca循环最终氧化生成二氧化碳和水以循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的及大量的atp。 生成酮体生成酮体参与代谢（动物体内）。参与代谢（动物体内）。 脂肪酸脂肪酸氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰coa，在肌肉细胞中，在肌肉细胞中可进入可进入tca循环进行彻底氧化分解；但在肝

14、脏及循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、d-羟丁酸和丙酮，这三者统称为羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。酮体。8.2.4 乙酰乙酰coa的去路的去路 a. 2分子的分子的乙酰乙酰coa在肝脏线粒体乙酰乙酰在肝脏线粒体乙酰乙酰coa硫解酶的硫解酶的作用下，作用下，缩合成缩合成乙酰乙酰乙酰乙酰coa，并释放，并释放1分子的分子的coash。 b. 乙酰乙酰乙酰乙酰coa与另一分子乙酰与另一分子乙酰coa缩合成羟甲基戊二酸缩合成羟甲基戊二酸单酰单酰coa（hmg-coa），并释放），并释放1分子分子coash。 c.

15、hmg coa在在hmg coa裂解酶催化下裂解生成裂解酶催化下裂解生成乙酰乙乙酰乙酸酸和乙酰和乙酰coa。乙酰乙酸在线粒体内膜。乙酰乙酸在线粒体内膜-羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢酶作作用下，生成用下，生成-羟丁酸羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧脱羧而而成为成为丙酮丙酮。8.2.4.1 肝脏中酮体的生成肝脏中酮体的生成酮体的危害：酮体的危害：1、血液中出现大量丙酮，可引起中毒。、血液中出现大量丙酮，可引起中毒。2、血液中乙酰乙酸和、血液中乙酰乙酸和-羟丁酸过多，使得血羟丁酸过多，使得血液液ph值降低，引起值降低，引起“酸中毒酸中毒”。3、同时尿液中酮体增高。、同时尿液中

16、酮体增高。“酮血症酮血症” “酮尿症酮尿症” 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰coa经血经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑（饥饿时）等组织中主要以酮体为燃料心肌、脑（饥饿时）等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰coa参加三羧酸循环。参加三羧酸循环。8.2.4.2 肝外组织酮体的分解肝外组织酮体的分解a.a.-羟丁酸羟丁酸在在-羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢

17、酶作用下，脱氢生成乙酰乙作用下，脱氢生成乙酰乙 酸，然后再转变成乙酰酸，然后再转变成乙酰coacoa而被氧化。而被氧化。b.b.乙酰乙酸乙酰乙酸在肌肉线粒体中经在肌肉线粒体中经-酮脂酰酮脂酰coacoa转移酶转移酶催化，能催化，能被琥珀酰被琥珀酰coacoa活化成乙酰乙酰活化成乙酰乙酰coacoa。c.c.乙酰乙酰乙酰乙酰coacoa被被氧化酶系中的氧化酶系中的硫解酶硫解酶裂解成乙酰裂解成乙酰coacoa进进 入三羧酸循环。入三羧酸循环。 d.d.丙酮丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异 生成糖。生成糖。(1)(1)酮体易运输酮体易运输：

18、长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒：长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒碱转运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸白碱转运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸白蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需要载蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需要载体。体。(2)(2)易利用易利用：脂肪酸活化后进入：脂肪酸活化后进入-氧化，每经氧化，每经4 4步反应才能步反应才能生成一分子乙酰生成一分子乙酰coacoa，而乙酰乙酸活化后只需一步反应就，而乙酰乙酸活化后只需一步反应就可以生成两分子乙酰可以生成两分子乙酰coacoa，-羟丁酸的利用只比乙酰乙酸羟丁酸的利用只比乙酰乙酸多一步

19、氧化反应。因此，可以把酮体看作是脂肪酸在肝脏多一步氧化反应。因此，可以把酮体看作是脂肪酸在肝脏加工生成的半成品。加工生成的半成品。8.2.4.3 8.2.4.3 酮体的生物学意义酮体的生物学意义(3)(3)节省葡萄糖节省葡萄糖供脑和红细胞利用：肝外组织利用酮体会生供脑和红细胞利用：肝外组织利用酮体会生成大量的乙酰成大量的乙酰coacoa，大量乙酰，大量乙酰coacoa抑制丙酮酸脱氢酶系活性，抑制丙酮酸脱氢酶系活性，限制糖的利用。同时乙酰限制糖的利用。同时乙酰coacoa还能激活丙酮酸羧化酶，促还能激活丙酮酸羧化酶，促进糖异生。肝外组织利用酮体氧化供能，就减少了对葡萄进糖异生。肝外组织利用酮体氧

20、化供能，就减少了对葡萄糖的需求，以保证脑组织、红细胞对葡萄糖的需要。脑组糖的需求，以保证脑组织、红细胞对葡萄糖的需要。脑组织不能利用长链脂肪酸，但在饥饿时可利用酮体供能，饥织不能利用长链脂肪酸，但在饥饿时可利用酮体供能，饥饿饿5 5周时酮体供能可多达周时酮体供能可多达70%70%。(4)(4)肌肉组织利用酮体肌肉组织利用酮体，可以抑制肌肉蛋白质的分解，可以抑制肌肉蛋白质的分解，防止蛋白质过多消耗，其作用机理尚不清楚。防止蛋白质过多消耗，其作用机理尚不清楚。(5)(5)酮体生成增多酮体生成增多常见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿病常见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿病等情况下。低糖高脂饮食也可使酮体生成增多。等

21、情况下。低糖高脂饮食也可使酮体生成增多。8.2.5 脂肪代谢与糖代谢的关系脂肪代谢与糖代谢的关系8.3.1 甘油的生物合成甘油的生物合成 合成脂肪所需要的合成脂肪所需要的l-l-磷酸甘油可通过以下磷酸甘油可通过以下途径生成：途径生成： 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰coacoa。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸脂肪酸的生物合成是在细胞

22、液的生物合成是在细胞液中进行，需要中进行，需要coco2 2和柠檬酸和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。 据证明：生物体首先合成饱和脂肪酸，通过脱据证明：生物体首先合成饱和脂肪酸，通过脱氢、脱水等反应生成不饱和双键。氢、脱水等反应生成不饱和双键。8.3.2 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成细胞细胞质中质中部位：部位：饱和脂肪酸从头合成（饱和脂肪酸从头合成（16c16c以内）以内）乙酰乙酰coa、nadph 、atp原料：原料：8.3.2.1 8.3.2.1 饱和脂肪酸的生物合成饱和脂肪酸的生物合成以软脂酸为例：以软脂酸为例：1、乙酰、乙酰coa的转运

23、的转运 hoocch2co-scoa + adp + pi 丙二酸单酰丙二酸单酰coaatp + hco3 + ch3co-scoa 乙酰乙酰coa羧化酶羧化酶2、乙酰、乙酰coa羧化成丙二酸单酰羧化成丙二酸单酰coa活化形式活化形式 上述过程在上述过程在细胞液中进行细胞液中进行，由乙酰，由乙酰coa羧化酶催羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应，此酶为化，辅基为生物素，是一个不可逆反应，此酶为脂肪酸从头合成的脂肪酸从头合成的限速酶限速酶。 乙酰乙酰coa羧化酶可分成三个不同的亚基：羧化酶可分成三个不同的亚基：acp-sh乙酰转酰基酶乙酰转酰基酶acp-sh丙二酸单酰丙二酸单酰-s-coa

24、 atp adp丙二酰转丙二酰转酰基酶酰基酶丙二酸单酰丙二酸单酰3 3、合成过程、合成过程缩合缩合 co2 还原还原 nadph+h+ nadp+ 脱水脱水 h2o 再还原再还原 nadph+h+ nadp+ 方向：甲基方向：甲基羧基羧基合成在合成在acp上进行上进行acpacpacpacpacp酮酰酮酰-acp合酶合酶酮酰酮酰-acp还原酶还原酶羟酰羟酰-acp脱水酶脱水酶烯酰烯酰-acp还原酶还原酶脂酰脂酰acp 硫酯酶硫酯酶脂肪酸脂肪酸 + acp-sh4 4、脂酰、脂酰acpacp的水解的水解+ 硫酯酶硫酯酶 至此，生成的丁酰至此，生成的丁酰-acp比开始的乙酰比开始的乙酰-acp多了多了两个碳原子；然后丁酰基再从两个碳原子；然后丁酰基再从acp上转移到上转移到-酮酮脂酰合成酶的脂酰合成酶的-sh上，再重复以上的上，再重复以上的缩合、还原、缩合、还原、脱水、再还原脱水、再还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子释放一分子co2，消耗两分子，消耗两分子nadph，经过，经过6次次重复后合成软脂酰重复后合成软脂酰-acp，最后经硫酯酶催化脱去，最后经硫酯酶催化脱去acp生成软脂酸（生成软脂酸（16碳）。碳）。 脂肪酸合成途径与脂肪酸合成途径与-