聊城大学 生物化学

1、第十章第十章 脂类代谢脂类代谢 生物体内的脂类：主要包括脂生物体内的脂类：主要包括脂肪（中性脂肪）和类脂两类肪（中性脂肪）和类脂两类 类脂又包括磷脂，糖脂和固醇类脂又包括磷脂，糖脂和固醇 脂类的代谢主要研究脂类的分脂类的代谢主要研究脂类的分解代谢和合成代谢解代谢和合成代谢 分类分类脂肪脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯）真脂或中性脂肪（甘油三酯） 蜡蜡类脂类脂磷脂磷脂糖脂糖脂异戊二烯酯异戊二烯酯甾醇甾醇萜类萜类甘油磷脂甘油磷脂鞘氨醇磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂卵磷脂脑磷脂脑磷脂脂类的生物学功能 1. 脂肪主要是在体内氧化放能，供给机体脂肪主要是在体内氧化放能，供给机体利用。氧化利用。氧化1g脂肪所放出的能

2、量脂肪所放出的能量37.66kJ,约约是氧化是氧化 1g 糖糖(16.74KJ)类所放能量的二倍。类所放能量的二倍。 脂肪作为生物体的贮能物质比糖类具有贮脂肪作为生物体的贮能物质比糖类具有贮存能量大和所占体积小的特点。存能量大和所占体积小的特点。 脂肪还作为生物对外界环境的屏障，防止脂肪还作为生物对外界环境的屏障，防止机体热量的散失机体热量的散失; 减轻器官间的磨擦。减轻器官间的磨擦。 脂肪还能帮助食物中脂溶性维生素的吸收。脂肪还能帮助食物中脂溶性维生素的吸收。（续） 2.磷脂，糖脂和胆固醇等是构成生物磷脂，糖脂和胆固醇等是构成生物膜的重要结构成分膜的重要结构成分 3. 有些脂类如类固醇等是具

3、有维生有些脂类如类固醇等是具有维生素，激素等功能的物质。素，激素等功能的物质。 学习中要注意：脂类分解代谢和糖学习中要注意：脂类分解代谢和糖类代谢的联系。类代谢的联系。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高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类脂类的消化吸收和运转10.1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解 1.脂肪酶 酶促水解脂肪，逐步水解释放产生脂肪酸和甘油。2.磷脂酶 生物体内存在着对磷脂分子不同部位进行水解的磷脂酶。磷脂酶CA1(B1)1、甘油的转化、甘油的转化2、脂肪酸的分解代谢、脂肪酸的分解代谢3 3、

4、脂肪酸氧化的其他途径、脂肪酸氧化的其他途径4 4、酮体的代谢、酮体的代谢1. 甘油的分解代谢甘油的分解代谢甘油磷酸激酶甘油磷酸激酶甘油磷酸脱氢酶O-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 - - CHCH2 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2. 2. 脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢-氧化作用的概念及试验证据 概概 念念 试验证据试验证据 19041

5、904年年F.KnoopF.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验的实验结果，推导出了-氧化学说。 脂肪酸在体内氧化时在羧基脂肪酸在体内氧化时在羧基端的端的-碳原子上进行氧化，碳碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰碳单位，即乙酰CoACoA，该过程称，该过程称作作-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）（

6、苯乙酸）奇数碳原子：奇数碳原子：偶数碳原子：偶数碳原子：脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化著名实验著名实验苯乙尿酸 Knoop 1904年以年以不同长度不同长度带苯环的带苯环的脂酸喂狗，脂酸喂狗，收集尿分收集尿分析产物析产物马尿酸脂肪酸的氧化分解（脂肪酸的氧化分解（-氧化）氧化）脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰粒体外膜上的脂酰CoACoA合成酶在合成酶在ATPATP、CoASHCoASH、Mg2+ Mg2+ 存在条件下，催化脂存在条件下，催化

7、脂肪酸活化，生成脂酰肪酸活化，生成脂酰CoACoA。 穿膜（脂酰穿膜（脂酰CoACoA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，因此活酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰化的脂酰CoACoA必须进入线粒体内才能代谢。必须进入线粒体内才能代谢。 线粒体内（基质）氧化的反应过程氧化的反应过程 (1) 脂肪酸的激活脂肪酸的激活硫激酶硫激酶 脂酰- 磷酸腺苷 脂酰辅酶A (2) 脂酰辅酶脂酰辅酶A脱氢酶脱氢酶 FAD作为氢的载体作为氢的载体 2-反-烯脂酰辅酶A（或反式- 2 烯脂酰CoA）(3) 2-反-烯

8、脂酰辅酶A水化酶L（+）-羟脂酰辅酶A (4) -羟脂酰辅酶A脱氢酶（课本 羟脂酮辅酶A ）-酮脂酰辅酶A L（+）-羟脂酰辅酶A (5) 硫酯解酶 -酮脂酰辅酶A 脂酰辅酶A 此脂酰辅酶此脂酰辅酶A 比起始的比起始的脂酰辅酶脂酰辅酶A 缩短了两个碳原子缩短了两个碳原子经过经过脱氢、加水、脱氢及硫脂解重复循环脱氢、加水、脱氢及硫脂解重复循环P192 图图9-1脂肪酸的脂肪酸的-氧化途径氧化途径脱氢、加水、脱氢、硫解脱氢、加水、脱氢、硫解-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 O

9、H O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA|+| d d、硫解、硫解| 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CoACoA 脱氢脱氢酶酶脂酰脂酰CoACoA -烯脂酰烯脂酰CoACoA 水化酶水化酶 -羟脂酰羟脂酰CoACoA 脱氢酶脱氢酶 -酮酯酰酮酯酰CoACoA 硫解酶硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙

10、酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA(6) 氧化的反应产物的去向 脂肪酸的脂肪酸的氧化的反应产物只有氧化的反应产物只有FADH2、NADH和乙酰辅酶和乙酰辅酶A 氧化的反应是在线粒体中进行的氧化的反应是在线粒体中进行的 这些产物分别进入电子传递链和三这些产物分别进入电子传递链和三羧酸循环羧酸循环3. 肉毒碱的作用 脂酰脂酰CoA肉毒碱转脂酰基酶肉毒碱转脂酰基酶、所催化的两个反应所催化的两个反应 负责细胞质中长链脂酰辅酶负责细胞质中长链脂酰辅酶A穿越穿越线粒体膜线粒体膜续脂肪酸 +

11、CoA 线粒体外膜脂酰CoA +肉毒碱 线粒体内膜外侧 肉毒碱转脂酰基酶脂酰肉毒碱 + CoA 线粒体内膜内侧 肉毒碱转脂酰基酶脂酰CoA +肉毒碱氧化乙酰CoA脂酰肉毒碱脂酰肉毒碱4. 脂肪酸脂肪酸-氧化过程中的能量转变氧化过程中的能量转变 以软脂酸（C15H31COOH）为例说明脂肪酸-氧化过程中的能量转变 软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经过7次-氧化，生成7个FADH2、7个还原型NADH和8个乙酰辅酶A后者又可参加三羧酸循环彻底氧化。 软脂酸氧化开始生成软脂酰辅酶A的过程中曾耗去2 mol ATP 每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成3596 -2129 mol ATP 总结：总结

12、： 脂肪酸脂肪酸氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰CoACoA、NADHNADH和和FADHFADH2 2。假如碳原子数为。假如碳原子数为CnCn的脂肪酸进行的脂肪酸进行氧化，氧化，则需要作（则需要作（n/2n/21 1）次循环才能完全分解为）次循环才能完全分解为n/2n/2个个乙酰乙酰CoACoA，产生，产生n/2n/2个个NADHNADH和和n/2n/2个个FADHFADH2 2；生成的乙；生成的乙酰酰CoACoA通过通过TCATCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而能量，而NADHNADH和和FADHFADH2 2则通过呼吸链传递电子生成则通过

13、呼吸链传递电子生成ATPATP。至此可以生成的。至此可以生成的ATPATP数量为：数量为： 以软脂酸（以软脂酸（16C16C）为例计算其完全氧化所生成的）为例计算其完全氧化所生成的ATPATP分子数：分子数：1292122163212165. 不饱和脂肪酸的氧化 单双键脂肪酸油酸（单双键脂肪酸油酸（C189 ）、软脂）、软脂烯酸（烯酸（C169 ）和饱和脂肪酸一样，）和饱和脂肪酸一样，-氧化降解的前三轮可以正常进行氧化降解的前三轮可以正常进行 烯脂酰辅酶烯脂酰辅酶A异构酶异构酶 3 顺-十二碳烯脂酰辅酶A2 反-十二碳烯脂酰辅酶A具有多个双键的脂肪酸也可以通过具有多个双键的脂肪酸也可以通过-氧

14、化氧化作用降解作用降解 烯脂酰异构酶烯脂酰异构酶 催化催化3,6顺，顺顺，顺-十二碳烯酸异构为反十二碳烯酸异构为反2顺顺6烯脂酰辅酶烯脂酰辅酶A 再进行再进行-氧化作用二轮氧化作用二轮 顺顺2八碳烯脂酰辅酶八碳烯脂酰辅酶A 在烯脂酰辅在烯脂酰辅酶酶A水化酶水化酶 催化形成催化形成D（-）羟八碳羟八碳脂酰辅酶脂酰辅酶A表异构酶 D（-）羟八碳脂酰辅酶羟八碳脂酰辅酶AL（+）羟八碳脂酰辅酶羟八碳脂酰辅酶A 6. 脂肪酸氧化的其他途径脂肪酸氧化的其他途径 (1) 奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化 (2) -氧化和-氧化 （a）-氧化：长链脂肪酸的-碳在加单氧酶的催化下氧化成羟基生成-羟脂酸。

15、羟脂酸可转变为酮酸，然后氧化脱羧转变为少一个碳原子的脂肪酸 脑苷脂、神经节苷脂（b）-氧化氧化 脂肪酸的未端甲基（脂肪酸的未端甲基（-端）可经氧化作用端）可经氧化作用后转变为后转变为-羟脂酸，然后再氧化成羟脂酸，然后再氧化成，-二二羧酸进行羧酸进行氧化。此途径称为氧化。此途径称为-氧化氧化 7. 酮体生成和利用酮体生成和利用(1) 酮体的生成酮体的生成 在肝脏中，脂肪酸在肝脏中，脂肪酸-氧化所生成的乙酰辅酶氧化所生成的乙酰辅酶A 二分子乙酰辅酶二分子乙酰辅酶A可以缩合成乙酰乙酰辅可以缩合成乙酰乙酰辅酶酶A CoASH乙酰乙酰辅酶乙酰乙酰辅酶A再与一分子乙酰辅酶再与一分子乙酰辅酶A缩合成缩合成-

16、羟羟-甲基戊二酰辅酶甲基戊二酰辅酶A（HMGCoA）HMGCoA裂解成乙酰乙酸和乙酰裂解成乙酰乙酸和乙酰CoA乙酰乙酸在肝脏线粒体中可还原生成乙酰乙酸在肝脏线粒体中可还原生成-羟羟丁酸丁酸;乙酰乙酸还可以脱羧生成丙酮乙酰乙酸还可以脱羧生成丙酮 -羟丁酸和丙酮、乙酰乙酸，统称为羟丁酸和丙酮、乙酰乙酸，统称为酮体酮体(2) 酮体的利用酮体的利用 肝脏中有活力很强的生成酮体的酶，但缺肝脏中有活力很强的生成酮体的酶，但缺少利用酮体的酶少利用酮体的酶 肝脏产生的肝脏产生的酮体酮体可以看作是脂类动员成为可以看作是脂类动员成为可以被肌肉、心肌等组织利用的运输形式可以被肌肉、心肌等组织利用的运输形式 在肝外组

17、织中：在肝外组织中： 琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A转硫酶转硫酶 （在心肌、骨肌、肾、（在心肌、骨肌、肾、肾上腺组织中）及肾上腺组织中）及 乙酰乙酸硫激酶乙酰乙酸硫激酶（骨骼肌、心及肾等组织（骨骼肌、心及肾等组织中）中） 促进酮体的分解利用促进酮体的分解利用琥珀酰辅酶A转硫酶 琥珀酰硫激酶生成的琥珀酸再在琥珀酸硫激酶催化下转生成的琥珀酸再在琥珀酸硫激酶催化下转变成琥珀酰变成琥珀酰CoA乙酰乙酸硫激酶 丙酮除随尿排出外，有一部分直接从丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺部呼出。丙酮在体内也可转变成丙肺部呼出。丙酮在体内也可转变成丙酮酸或甲酰基及乙酰基，丙酮酸可以酮酸或甲酰基及乙酰基，丙酮酸可以氧化，也可以

18、合成糖原氧化，也可以合成糖原 酮血症酮血症 、酸中毒、酸中毒 膳食中糖供给不足时，或因患糖尿膳食中糖供给不足时，或因患糖尿病而缺乏氧化糖的能力时，脂肪动病而缺乏氧化糖的能力时，脂肪动员加速，肝脏中酮体生成增加，超员加速，肝脏中酮体生成增加，超过了肝外组织氧化的能力。又因糖过了肝外组织氧化的能力。又因糖代谢减少，丙酮酸缺乏，可与乙酰代谢减少，丙酮酸缺乏，可与乙酰辅酶辅酶A缩合成柠檬酸的草酰乙酸减缩合成柠檬酸的草酰乙酸减少，更减少酮体的去路使酮体积聚少，更减少酮体的去路使酮体积聚于血内成为于血内成为酮血症酮血症 酮尿：血内酮体过多，由尿排出，又形酮尿：血内酮体过多，由尿排出，又形成成酮尿酮尿。 酸

19、中毒：酮体为酸性物质，若超过血液酸中毒：酮体为酸性物质，若超过血液的缓冲能力时，就可引起的缓冲能力时，就可引起酸中毒酸中毒 产生产生酮血症的原因：由于脂肪大量动员酮血症的原因：由于脂肪大量动员产生大量游离脂肪酸，氧化生成大量乙产生大量游离脂肪酸，氧化生成大量乙酰酰CoA，脂酰，脂酰CoA抑制了柠檬酸的合成抑制了柠檬酸的合成和乙酰和乙酰CoA 羧化酶，从而减少柠檬酸，羧化酶，从而减少柠檬酸，丙二酸单酰丙二酸单酰CoA生成，间接影响三羧酸生成，间接影响三羧酸循环和脂肪酸的合成循环和脂肪酸的合成 10.3 脂肪的合成代谢1. 甘油甘油-磷酸的生物合成磷酸的生物合成 2. 脂肪酸的生物合成 脂肪酸的合

20、成主要在胞浆中进行脂肪酸的合成主要在胞浆中进行 在线粒体和在线粒体和“微粒体微粒体”中也可以进行中也可以进行 但机制有明显的不同但机制有明显的不同 (1) 从头合成从头合成 细胞质中含有一种合成脂肪酸的重细胞质中含有一种合成脂肪酸的重要体系，它含有可溶性酶系，可以在要体系，它含有可溶性酶系，可以在ATP、NADPH、Mg2+、Mn2+及及CO2存存在下催化乙酰辅酶在下催化乙酰辅酶A合成脂肪酸合成脂肪酸 脂肪酸的合成原料脂肪酸的合成原料乙酰辅酶乙酰辅酶A的活化的活化 乙酰乙酰CoA羧化酶为别构酶羧化酶为别构酶 （其别构部位结合柠檬酸其别构部位结合柠檬酸后才有活性后才有活性 ）丙二酰CoA-酮脂酰

21、酮脂酰ACP（酰基载体蛋白）合成酶合成酶 +-酮脂酰酮脂酰ACP还原酶还原酶 -羟脂酰羟脂酰ACP脱水酶脱水酶 -烯脂酰烯脂酰ACP还原酶还原酶 每经过以上酮脂酰每经过以上酮脂酰ACP的合成、还原、的合成、还原、脱水、还原四步一个循环，脂酰脱水、还原四步一个循环，脂酰-ACP就就延长了二个碳原子延长了二个碳原子软脂酸的从头合成途径可总结如下式软脂酸的从头合成途径可总结如下式 丙酮酸-苹果酸循环丙酮酸丙酮酸草酰乙酸乙酰CoAH2O柠檬酸CoASH柠檬酸草酰乙酸ATPCoA乙酰辅酶A +Pi+ADP苹果酸NADH+H+ NAD+ NADP+ NADPH+H+ Glc转移乙酰CoA到CytosolM

22、itochondrion matrixCytosol(2) 脂肪酸在线粒体（或微粒体）中的合成脂肪酸在线粒体（或微粒体）中的合成（a）线粒体中可以进行与脂肪酸）线粒体中可以进行与脂肪酸-氧氧化相似的逆向过程，使得一些脂肪化相似的逆向过程，使得一些脂肪酸碳链（酸碳链（C16）加长）加长 （b）微粒体中脂肪酸碳链）微粒体中脂肪酸碳链的延长的延长 利用丙二酰辅酶利用丙二酰辅酶A加长碳链，还加长碳链，还原过程需还原型辅酶原过程需还原型辅酶供氢，中供氢，中间过程与软脂酸合成系统相似，间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以脂酰载体蛋白为核心的但没有以脂酰载体蛋白为核心的多酶复合体系多酶复合体系 (3) 不饱

23、和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成 双键通过双键通过脂酰辅酶脂酰辅酶A A加氧酶加氧酶所催化的氧化所催化的氧化反应而形成的反应而形成的 ；该酶属于混合加氧酶；该酶属于混合加氧酶 油油酰酰必需脂肪酸必需脂肪酸 哺乳动物体内不能自己合成具有多个双哺乳动物体内不能自己合成具有多个双键的脂肪酸如亚油酸（键的脂肪酸如亚油酸（C189,12）及）及-亚亚麻酸（麻酸（C189,12,15）。）。 亚油酸和亚麻酸是动物体内合成其他物亚油酸和亚麻酸是动物体内合成其他物质所必需的，必须由植物获得，故称为质所必需的，必须由植物获得，故称为必需脂肪酸。必需脂肪酸。 花生四烯酸是一种花生四烯酸是一种20碳脂肪酸双键位于碳

24、脂肪酸双键位于581114位上。（需由亚油酸生成）位上。（需由亚油酸生成） 前列腺素前列腺素、血栓素和白三烯合成的共同、血栓素和白三烯合成的共同前体是花生四烯酸前体是花生四烯酸3. 脂肪的合成 脂肪酸在硫激酶的催化下活化成脂酰脂肪酸在硫激酶的催化下活化成脂酰CoA 甘油的活化形式：甘油甘油的活化形式：甘油-磷酸磷酸 RCOOH + CoASH +ATPRCOSCoA + AMP +PPi甘油磷酸转酰基酶：甘油磷酸转酰基酶：磷脂酸磷酸酶：磷脂酸磷酸酶：脂肪脂肪甘油三酯的合成甘油三酯的合成 甘油二酯转酰基酶甘油二酯转酰基酶10.4 磷脂的代谢磷脂的代谢 磷脂酶催化磷脂的水解，其磷脂酶催化磷脂的水解

25、，其组成单位分别进行相应的代组成单位分别进行相应的代谢途径被进一步分解谢途径被进一步分解 现以磷脂酰乙醇胺和磷脂酰现以磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱为例说明合成代谢：胆碱为例说明合成代谢：途径途径1：动物中：动物中乙醇胺磷酸乙醇胺磷酸胆碱磷酸胆碱磷酸在相应转胞苷酶的催化下：在相应转胞苷酶的催化下：这一合成底物的活化方式与前面学过的哪一途径的相同 ？磷脂的合成磷脂的合成 乙醇胺磷酸转移酶乙醇胺磷酸转移酶胆碱磷酸转移酶胆碱磷酸转移酶植物、微生物及动物肝脏中还有与植物、微生物及动物肝脏中还有与前述途径略有不同的磷脂合成途径前述途径略有不同的磷脂合成途径 ： 活化磷脂酸活化磷脂酸胞苷二磷酸甘油二酯胞苷二磷酸甘油二酯磷酯酰乙醇胺磷酯酰乙醇胺磷酯酰丝氨酸磷酯酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺可以接受甲基磷脂酰乙醇胺可以接受甲基 磷酯酰胆碱磷酯酰胆碱10.5