第09章脂类代谢化学系

1、 第九章 脂类代谢 metabolism of lipids第一节 概述 introduction一、脂类的一般概念1.脂类（lipids）亦称脂质2.分类v简单脂质甘油三酯（脂肪）、甘油二酯甘油单酯和蜡等v复合脂质磷脂、鞘脂、糖脂v异戊二烯类脂质萜类、类固醇及其衍生物ch2chch2oooco(ch2)mch3co(ch2)nch3pooxoh甘油三脂甘油三脂= 胆碱、水、乙胆碱、水、乙醇胺、醇胺、 丝氨酸、甘丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰油、肌醇、磷脂酰甘油等甘油等 甘油磷脂甘油磷脂ch2chch2oooco(ch2)m ch3co(ch2)kch3co(ch2)nch3ch2chch2oho

2、hoh甘油甘油鞘鞘 脂脂 鞘磷脂鞘磷脂 鞘糖脂鞘糖脂 fa鞘氨醇鞘氨醇 fa pix鞘氨醇鞘氨醇 fa 糖糖 鞘氨醇鞘氨醇 3.脂类的功能：(1)储存能量、防止热量散失：脂肪(2)供能：脂肪 39kj/g(3)生物膜的组分：磷脂、鞘脂、胆固醇等(4)其他：v胆固醇：转变为类固醇激素、维生素d3、胆汁酸盐等。v磷脂酰肌醇：第二信使。v必需脂肪酸： 必需脂肪酸是指动物机体不能自身合成，必需从食物摄取的多不饱和脂肪酸。包括亚油酸(18:29,12)、亚麻酸(18:39,12,15)和花生四烯酸(20:45,8,11,14)等。va grizzly bear prepares its hibernat

3、ion nest, near the mcneil river in canada. 二、脂类的消化吸收：二、脂类的消化吸收：第二节 脂肪的分解代谢关键酶关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , hsl)一、一、体内体内甘油三酯的分解代谢甘油三酯的分解代谢 脂肪酶脂肪酶脂解激素脂解激素能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去 甲 肾 上 腺 素 、去 甲 肾 上 腺 素 、 促 肾 上 腺 皮 质 激 素促 肾 上 腺 皮 质 激 素(adrenocorticot

4、ropic hormone, acth)及促甲及促甲状腺激素状腺激素(thyroid-stimulating hormone, tsh)等。等。 对抗脂解激素因子对抗脂解激素因子抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素e2、烟酸等。烟酸等。脂肪动员过程脂肪动员过程脂解激素脂解激素-受体受体g蛋白蛋白 ac atpcamp pka +hsla(无活性无活性) hslb(有活性有活性)tg 甘油二酯甘油二酯 （dg） 甘油一酯甘油一酯 甘甘 油油 ffa ffa ffa 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油一酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶 u hsl-激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感

5、性甘油三酯脂肪酶 二、甘油的代谢二、甘油的代谢v在肝脏进行在肝脏进行v磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮可异生为糖或可异生为糖或进行有氧氧化。进行有氧氧化。甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶甘油甘油三、脂肪酸的分解代谢（一）脂肪酸的转运（一）脂肪酸的转运1.组织间的转运组织间的转运2.进入线粒体的转运进入线粒体的转运(1)脂肪酸的活化脂酰脂肪酸的活化脂酰coa的生成的生成:线粒体外线粒体外 进行进行. 脂酰脂酰coacoa合成酶合成酶脂酰腺苷酸脂酰腺苷酸(2)转运机制转运机制v需肉碱需肉碱（carnitine, l-羟羟-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸) )的转的转运运: :v由肉碱脂酰转移酶(关键

6、酶）、和肉碱脂酰肉碱转位酶催化。（二）饱和脂肪酸的（二）饱和脂肪酸的-氧化氧化1.-氧化的发现氧化的发现:v1904年，年，franz knoop提出提出脂肪酸的脂肪酸的-氧氧化学说。化学说。2. -氧化的过程脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 脂酰脂酰coa l(+)-羟脂酰羟脂酰coa酮脂酰酮脂酰coa脂酰脂酰coa+乙酰乙酰coa 脂酰脂酰coa 脱氢酶脱氢酶反反2-烯酰烯酰coal(+)-羟脂酰羟脂酰coa脱氢酶脱氢酶 nad+nadh+h+2-烯脂酰烯脂酰coa 水化酶水化酶h2o fadfadh2酮脂酰酮脂酰coa 硫解酶硫解酶coa-sh rch=chcscoa o =r

7、ch=chcscoa o =o =rch2ch2cscoa o =o =rchohch2cscoa o =o =rcoch2cscoa o =o =rcscoa+ ch3coscoa o=o=脂酰脂酰coa脱氢酶脱氢酶l(+)-羟脂酰羟脂酰coa脱氢酶脱氢酶 nad+ nadh+h+ -烯酰烯酰coa 水化酶水化酶2h2ofadfadh2 酮脂酰酮脂酰coa 硫解酶硫解酶coa-sh脂酰脂酰coa合成酶合成酶肉碱转运载体肉碱转运载体atpcoashamp ppih2o呼吸链呼吸链 1.5atp h2o 呼吸链呼吸链 2.5atp 线线粒粒体体膜膜tac 脂脂 肪肪 酸酸rchrch2 2chc

8、h2 2c c- -oh oh oo=oo=rch=chcscoa o =rch=chcscoa o =o =rch2ch2cscoa o =o =rchohch2cscoa o =o =rcoch2cscoa o =o =rcscoa+ ch3coscoa o=o=rch2ch2cscoa o =o =3.能量生成：能量生成： 以软脂酸以软脂酸（16c）为例：为例： 7次次- -氧化氧化, ,产生产生(1)7 fadh271.5 = 10.5 atp(2)7 (nadh+h+) 72.5 17.5 atp(3) 8 ch3coscoa8 10 = 80 atp 总计总计 108 atp. 净

9、生成净生成: 1082 106 atp四、酮体的代谢四、酮体的代谢v酮体酮体(ketone bodies)的的概念概念酮体是指乙酰乙酮体是指乙酰乙酸酸、-羟丁酸和丙酮羟丁酸和丙酮的统称的统称, ,为脂肪酸在肝为脂肪酸在肝分解氧化时特有的中分解氧化时特有的中间代谢物。间代谢物。丙酮丙酮乙酰乙酸乙酰乙酸-羟丁酸羟丁酸co2 coash coash nad+ nadh+h+ -羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢酶hmgcoa 合酶合酶乙酰乙酰乙酰乙酰coa硫解酶硫解酶hmgcoa 裂解酶裂解酶1. 酮体的生成酮体的生成 chch3 3cscoa cscoa = =oochch3 3cscoa cscoa = =

10、oo= =oochch3 3cscoa cscoa = =oochch3 3cscoa cscoa = =oo= =oochch3 3cchcch2 2cscoa cscoa ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰coacoa) )= =oo= =oochch3 3cchcch2 2cscoa cscoa ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰coacoa) )= =oo= =oo= =oo= =oohocchhocch2 2cchcch2 2cscoacscoa( (hmgcoahmgcoa) ) chch3 3ohoh羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰coac

11、oa= =oo= =oohocchhocch2 2cchcch2 2cscoacscoa( (hmgcoahmgcoa) ) chch3 3ohoh羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰coacoa= =oo= =oo= =oo= =oochch3 3chchchch2 2cooh cooh d(d(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸ohohchch3 3chchchch2 2cooh cooh d(d(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸chch3 3chchchch2 2cooh cooh d(d(- -) )- - - -羟羟丁丁酸

12、酸羟羟丁丁酸酸ohohchch3 3cchcch3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =oochch3 3cchcch3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮chch3 3cchcch3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =oo= =oochch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =oo= =oochch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =oochch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸chch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =oo= =oo= =oo= =oo nad

13、+ nadh+h+ 琥珀酰琥珀酰coa 琥珀酸琥珀酸 coash+atp ppi+amp coash 琥珀酰琥珀酰coa转硫酶转硫酶（心、肾、脑及骨（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）骼肌的线粒体）乙酰乙酰乙酰乙酰coa硫激酶硫激酶（肾、心和脑（肾、心和脑的线粒体）的线粒体）chch3 3chchchch2 2cooh cooh d(d(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸ohohchch3 3chchchch2 2cooh cooh d(d(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸chch3 3chchchch2 2cooh cooh d(d(- -) )- - - -羟羟

14、丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸ohohchch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =oo= =oochch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =oochch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸chch3 3cchcch2 2coh coh 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =oo= =oo= =oo= =oochch3 3cchcch2 2cscoa cscoa ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰coacoa) )= =oo= =oochch3 3cchcch2 2cscoa csc

15、oa ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰coacoa) )= =oo= =oo= =oo= =oochch3 3cscoa cscoa = =oo2chch3 3cscoa cscoa = =oochch3 3cscoa cscoa = =oo= =oo2乙酰乙酰乙酰乙酰coa硫解硫解酶酶（心、肾、脑及（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）骨骼肌线粒体）2.酮体的利用：酮体的利用： 2乙酰乙酰coa 乙酰乙酰乙酰乙酰coa 乙酰乙酰coa 乙酰乙酸乙酰乙酸 hmgcoa d(-)-羟丁酸羟丁酸 丙酮丙酮 乙酰乙酰乙酰乙酰coa 琥珀酰琥珀酰coa 琥珀酸琥珀酸 酮体的生成和利用的总示意图酮体的生成和

16、利用的总示意图2乙酰乙酰coa 3.酮体生成的生理意义：酮体生成的生理意义：(1)为肝输出能源的一种形式；为肝输出能源的一种形式；(2)为肌肉、脑组织的重要能源，长期饥饿时为肌肉、脑组织的重要能源，长期饥饿时尤其如此。尤其如此。第三节脂肪的合成代谢一、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的合成（一）饱和脂肪酸的合成 *部位：部位： 肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺和肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺和 脂肪组织的胞液。脂肪组织的胞液。 *原料：原料： 乙酰乙酰coa（主要来自糖代谢）、（主要来自糖代谢）、 co2 、 atp、nadphh和和mn2。线线粒粒体体膜膜胞液胞液 线粒体基质线粒体基质 丙酮酸丙酮

17、酸 丙酮酸丙酮酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰coa nadph+h+ nadp+ 苹果酸酶苹果酸酶 coa atp amp ppi 柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 coa 草酰乙酸草酰乙酸 h2o 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 苹果酸苹果酸 co2co2乙酰乙酰coa的转运的转运柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle)1.丙二酸单酰丙二酸单酰coa的合成：的合成： 由乙酰由乙酰coa羧化酶羧化酶(关键酶关键酶)催化，辅酶为生催化，辅酶为生物素。物素。2.脂肪酸合成脂肪酸合成从乙酰从乙酰coa及丙二酰及丙二酰coa合成长链脂

18、酸，合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。个碳原子。各种生物合成脂酸的过程基本相似。各种生物合成脂酸的过程基本相似。* 软脂酸合成酶软脂酸合成酶 大肠杆菌大肠杆菌由由7种酶蛋白构成种酶蛋白构成多酶体系多酶体系脂肪酰基转移酶（脂肪酰基转移酶（at）丙二酰丙二酰coa酰基转移酶（酰基转移酶（mt）酮脂肪酰合成酶（酮脂肪酰合成酶（ks）酮脂肪酰还原酶（酮脂肪酰还原酶（kr）羟脂酰基脱水酶（羟脂酰基脱水酶（dh） ,-脂烯酰还原酶（脂烯酰还原酶（er）硫酯酶（硫酯酶（te） 高等动物高等动物7种酶活性都在一条多肽链上，属多种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶

19、，由一个基因编码；有活性的酶功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。 酰 基 载 体 蛋 白酰 基 载 体 蛋 白 (acyl carrier protein, acp)，其，其辅基辅基是是4 -磷酸泛酰氨基乙硫磷酸泛酰氨基乙硫醇，醇， 是脂酰基载体。是脂酰基载体。 at（脂酰（脂酰转移酶）转移酶）mt（丙二酰（丙二酰转酰基酶）转酰基酶）（1）底物进入）底物进入（2）合成步骤：合成步骤：缩合：缩合： 由由-酮酯酰合酮酯酰合成酶成酶（ -ketoacyl synthase, ks）催化。催化。 还原：还原： 由由-酮酯酰还原酶酮酯酰还

20、原酶（ -ketoacyl reductase, kr）催化。催化。 脱水：脱水： 由脱水酶由脱水酶（ dehydratase， dh）催化。催化。 还原：还原： 由由,-,-稀酯酰稀酯酰还原酶还原酶（ ,enoy reductase, er）催催化。化。缩合缩合 co2 还还 原原 nadph+h+ nadp+ 脱水脱水 h2o 再还原再还原 nadph+h+ nadp+ * 转转 位：位： 丁酰基由丁酰基由acp转移至转移至 cys（ks上）上）经过经过7 7轮循环反应，每次轮循环反应，每次加上一个丙二酰基加上一个丙二酰基，增加两个增加两个碳原子，最终在硫酯酶的作用碳原子，最终在硫酯酶的作

21、用下释出软酯酸。下释出软酯酸。(3)脂肪酸的延长：脂肪酸的延长：v部位：部位： 内质网膜的胞质一侧。内质网膜的胞质一侧。v原料：原料： 丙二酸单酰丙二酸单酰coa。v过程：过程： 与软脂酸合成途径相同，但酰基载体为辅与软脂酸合成途径相同，但酰基载体为辅酶酶a。 （二）不饱和脂酸的合成（二）不饱和脂酸的合成动物：动物：有有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内去饱和酶，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。系统参与。植物：植物：有有9、12、15 去饱和酶去饱和酶h+nadh nad+ e-fad e-fadh2 fe2+ fe3+ fe2+ fe3+

22、油酰油酰coa+2h2o 硬脂酰硬脂酰coa+o2 nadh-cytb5 还原酶还原酶去饱和酶去饱和酶 cytb5 二、甘油三酯的合成二、甘油三酯的合成v部位：部位： 肝（最强）、脂肪组织和小肠。肝（最强）、脂肪组织和小肠。v原料：原料：1.glucose脂肪酸、甘油。脂肪酸、甘油。2.食物脂肪食物脂肪脂肪酸。脂肪酸。v基本过程：基本过程：甘油二酯途径 酯酰酯酰coa转移酶转移酶 coa r1cocoa 酯酰酯酰coa 转移酶转移酶 coa r2cocoa 磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶pi 酯酰酯酰coa 转移酶转移酶 coa r3cocoa pipichch2 2oo- -chch2 2oh o

23、h choh choh 3 - 磷磷酸酸甘甘油油pipichch2 2oo- -chch2 2oh oh choh choh 3 - 磷磷酸酸甘甘油油o=pichch2 2oo- -chch2 2oo- -c c- -r r1 1 choh choh 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油o=pichch2 2oo- -chch2 2oo- -c c- -r r1 1 choh choh 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油pichch2 2oo- -chch2 2oo- -c c- -r r1 1 choh choh pichch2 2oo- -chch2 2oo- -c c- -r r1

24、 1 choh choh 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油o=pichch2 2oo- -chch2 2oo- -c c- -r r1 1 chocho- -c c- -r r2 2 o=磷磷脂脂酸酸o=pichch2 2oo- -chch2 2oo- -c c- -r r1 1 chocho- -c c- -r r2 2 o=磷磷脂脂酸酸chch2 2oh oh chch2 2oo- -c c- -r r1 1 chocho- -c c- -r r2 2 o=o=1 1，2 2- -甘甘油油二二酯酯chch2 2oo- -c c- -r r3 3 chch2 2oo- -c c- -r

25、 r1 1 chocho- -c c- -r r2 2 o=o=o=甘甘油油三三酯酯chch2 2oo- -c c- -r r3 3 chch2 2oo- -c c- -r r1 1 chocho- -c c- -r r2 2 o=o=o=甘甘油油三三酯酯 * 3-磷酸甘油主要来自糖代谢：磷酸甘油主要来自糖代谢：甘油激酶甘油激酶（肝、肾）（肝、肾） 3- 3-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶 第四节磷脂和鞘脂的代谢ch2o-c-r1 r2c-o-ch ch2o-p-ox o ooh o oo o一、磷脂的代谢一、磷脂的代谢组成：组成：甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物结构：结

26、构： 功能：功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。的磷脂双分子层。常为花生四烯酸常为花生四烯酸 = 胆碱、水、乙醇胺、胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等磷脂酰甘油等 （一）甘油磷脂的组成、分类及结构（一）甘油磷脂的组成、分类及结构分类（1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）： （2）磷脂酰乙醇胺：（3）磷脂酰丝氨酸：（4）磷脂酰肌醇：ch2o-c-r1r2c-o-chch2o-p-oxoho oo oo opla1 pla2plcpldplb2plb1ch2ohr2c-o-chch2o-p-oxoho oo och

27、2o-c-r1ho-chch2o-p-oxooho磷脂酶磷脂酶 (phospholipase , pl)v甘油磷脂的分解代谢：甘油磷脂的分解代谢： 溶血磷脂溶血磷脂2溶血磷脂溶血磷脂11. cdp-甘油二酯合成途径甘油二酯合成途径:见于原核生物见于原核生物（1）cdp-甘油二酯的合成甘油二酯的合成:磷脂酸磷脂酸（2）磷脂酰）磷脂酰ser的合成：的合成：（3）磷脂酰肌醇的合成：）磷脂酰肌醇的合成：v甘油二酯的生成：甘油二酯的生成： 见于哺乳动物肝细胞见于哺乳动物肝细胞 溶血磷脂酸溶血磷脂酸磷脂酸磷脂酸v磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 的合成：的合成：3.甘油磷脂间的甘油磷脂间的 相互转变：相互转变： 三、

28、鞘脂的代谢三、鞘脂的代谢v结构：结构： 鞘脂鞘脂(sphingolipid)是指含鞘氨醇是指含鞘氨醇（sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。或二氢鞘氨醇的脂类。 鞘磷脂含磷酸胆碱鞘磷脂含磷酸胆碱 鞘脂鞘脂 鞘糖脂含糖基。鞘糖脂含糖基。1.鞘氨醇与二氢鞘氨醇的结构鞘氨醇与二氢鞘氨醇的结构:神经酰胺神经酰胺鞘磷脂鞘磷脂葡萄糖葡萄糖脑苷脂脑苷脂乳糖神经酰胺乳糖神经酰胺神经节苷脂神经节苷脂glc葡萄糖葡萄糖gal半乳糖半乳糖neu5ac唾液酸唾液酸galnac乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺2. 鞘脂鞘脂和糖脂和糖脂的结构：的结构：合合成成过过程程 n鞘脂的鞘脂的 分解：分解： 1.过程：过程：n-n-乙酰氨乙酰氨基己糖酶基己糖酶a aneu5ac唾液酸唾液酸2.泰萨氏幼年黑朦白痴症泰萨氏幼年黑朦白痴症（tay-sachs disease ）：）： (1) a 1-year-old infant with tay-sachs disease. (2) electron micrograph of a