第十章脂类代谢

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。要求重点质在生物体的分解及合成代谢。要求重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的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。功能和其他的氧化分解途径。脂类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类(2) 蜡（1）酰基甘油酯CORCOR1 1CORCOR2 2CORCOR3 31.概念2.种类复合脂是指除脂肪酸与醇组成的酯外,分子内还含有其它成分的脂类。(1) 磷脂(2) 糖脂和硫脂磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰

2、丝氨酸磷脂酰甘油2,3-2,3-双酰基双酰基-1-1- - -D-D-吡喃吡喃- -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1. 概念2. 种类 即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇甾醇类（固醇）（2） 萜类化合物一、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LD

3、L高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类第一节第一节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢一、脂肪的水解脂肪甘油 +脂肪酸二、甘油的氧化甘油-磷酸甘油磷酸二羟丙酮氧化分解CO2+H2O糖异生葡萄糖（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、脂肪酸的氧化（一）、脂肪酸的-氧化 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

4、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，既乙酰碳单位，既乙酰CoACoA，该过程称该过程称作作-氧化。氧化。- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-COOH-COOH- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n2n-COOH-COOH- -COOHCOOH（苯甲酸）苯甲酸）- -CHCH2 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：苯甲酸苯乙酸苯丙酸苯丁酸苯戊酸马尿酸马尿酸马尿酸苯乙尿酸苯乙尿酸1、脂肪酸的活化 脂肪酸进入细胞后，首先在线粒体外或胞浆中被活化，形成脂

5、酰CoA，然后进入线粒体进行氧化。 在脂酰CoA合成酶催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA：RCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA + AMP 在线粒体外生成的脂酰在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉肉碱（肉毒碱）碱（肉毒碱）携带，借助于两种携带，借助于两种肉碱脂肪肉碱脂肪酰转移酶（酶酰转移酶（酶和酶和酶）催化的移换反应催化的移换反应才能完成。其中才能完成。其中肉碱

6、脂肪酰转移酶肉碱脂肪酰转移酶是脂是脂肪酸肪酸-氧化的关键酶。氧化的关键酶。HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3 2、脂肪酸转入线粒体肉毒碱肉毒碱(3-羟基羟基-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸) N+(CHN+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO- COO-肉毒碱肉毒碱酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱 O OR-CR-C N+(CHN+(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 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATP

7、CoASHCoASHADP+PPiADP+PPiCoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化作用是指脂肪酸在氧化氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的 -位，即脂肪酸碳链的断裂方式是位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切每次切除除2个碳原子。个碳原子。 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化是含偶数碳原子或奇数氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化在线粒体中进行，氧化在线粒体中进行，脱氢脱氢

8、再脱氢再脱氢水化水化硫解硫解脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶水化酶水化酶硫解酶硫解酶 脂酰脂酰CoA在脂酰在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在脱氢酶的催化下，在 -和和 -碳原子上各脱去一个氢原子，生成碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式反式 , -烯脂酰烯脂酰CoA，氢受体是氢受体是FAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶 在烯脂酰在烯脂酰CoA水合酶催化下，水合酶催化下， , -烯脂酰烯脂酰CoA水化，生成水化，生成L(+)- -羟脂酰羟脂酰CoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSC

9、oAOHH2O烯脂酰CoA水合酶 -羟脂酰羟脂酰CoA在脱氢酶催化下，脱氢生成在脱氢酶催化下，脱氢生成 -酮脂酰酮脂酰CoA。反应的氢受体为反应的氢受体为NAD+。此脱此脱氢酶具有立体专一性，只催化氢酶具有立体专一性，只催化L(+)- -羟脂羟脂酰酰CoA的脱氢。的脱氢。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH + H+ 在在 -酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶催化下，硫解酶催化下， -酮脂酰酮脂酰CoA与与CoA作用，生成作用，生成1分子乙酰分子乙酰CoA和和1分子比原来少两个碳原子的脂酰分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。少少了两个碳原子的脂酰

10、了两个碳原子的脂酰CoA ，RCH2C CH COSCoAORCH2COSCoA CH3COSCoACoA SH+硫解酶4、脂肪酸氧化是高度的放能过程、脂肪酸氧化是高度的放能过程 -氧化过程在线粒体基质内进行；氧化过程在线粒体基质内进行； -氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆；化酶系催化，反应不可逆； 需要需要FAD，NAD，CoA为辅助因子；为辅助因子； 每循环一次，生成每循环一次，生成一分子一分子FADH2，一分子一分子NADH，一分子乙酰一分子乙酰CoA一分子减少两个碳原子的脂酰一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。 软脂酸共需进行次-氧化

11、，最终完全分解为分子乙酰辅酶A78* -氧化中的能量转变（以软脂酸为例）5、 -氧化中的能量转变（以软脂酸为例）（47）+（108）- 2 = 1061.5 ：FADH22.5：NADH乙酰辅酶A经三羧酸循环产生的ATP数？次-氧化？分子乙酰辅酶A消耗？6、奇数碳原子的脂肪酸经-氧化 产生 若干分子的乙酰辅酶A和一分子丙酰辅酶A(二)、脂肪酸的-氧化长链脂肪酸单氧酶-羟脂酸脱氢酶-酮酸CO2比原来少一个碳原子数的脂肪酸(三)、脂肪酸的-氧化脂肪酸-羟脂酸 、 二羧酸-氧化 四、酮体的生成和利用四、酮体的生成和利用（一）、乙酰-CoA的代谢结局进入柠檬酸循环；合成固醇类；合成脂肪酸；合成酮体。（

12、二）、肝脏中酮体的形成 当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰草酰乙酸将所有的乙酰CoA带入带入TCA循环。循环。在肝脏中脂肪酸经氧化分解生成乙酰乙酸、在肝脏中脂肪酸经氧化分解生成乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体为酮体。CH3COCH2COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸CH3CH(OH)CH2COOH -羟丁酸羟丁酸 CH3COCH3 丙酮丙酮羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸脂肪酸硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOO

13、CCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASH -氧化氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH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CoASHOH乙酰辅酶A乙酰乙酸 -羟丁酸丙酮（三）、酮体的氧化乙酰乙酸 心肌等骨骼肌等乙酰乙酰辅酶A -羟丁酸脱氢酶 利用酮体的酶有两种，即 琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中） 乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中） -羟丁酸羟丁酸 NAD+ NADH+H

14、+ HSCoA + ATP 乙酰乙酸乙酰乙酸 琥珀酰琥珀酰 CoA 乙酰乙酸硫激酶乙酰乙酸硫激酶 琥珀酰琥珀酰 CoA 转硫酶转硫酶 AMP + PPi 乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA 琥珀酸琥珀酸 硫解酶硫解酶 2乙酰乙酰 CoA 三羧酸三羧酸循环循环 -羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶 心、肾、脑、心、肾、脑、骨骼肌细胞骨骼肌细胞心、肾、心、肾、脑细胞脑细胞(1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；源的一种形式；(2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。重要器官提供必要的能源。 酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加

15、-羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能供。 酮体主要在肝脏中生成，但肝脏中缺少分解酮体的酶，酮体转运至肝外组织被利用第二节 脂肪的合成代谢一、胞浆中饱和脂肪酸的“从头合成”1、乙酰辅酶A的转运NADPHNADPH的来源的来源| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰单酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi乙酰CoA 羧化酶生物素2、丙二酰辅酶A的形成乙酰辅酶A乙酰辅酶A羧化酶ATP、生物素丙二酰辅酶ACO2COO- 在高等动物中，脂肪酸合成酶系是由在高等动物中，脂肪酸合成酶系是由一条一条多肽

16、链构成的多功能酶，多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个式存在，每个亚基都含有一个脂酰基载体脂酰基载体蛋白（蛋白（ACP）和和7个活性酶的催化部位个活性酶的催化部位。 3、动物细胞脂肪酸合成酶的结构、动物细胞脂肪酸合成酶的结构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-磷酸泛酰巯基乙胺不同不同生物生物脂肪脂肪酸合酸合成酶成酶的结的结构构a、缩合缩合b、加氢加氢c、脱水脱水d、加氢加氢1、乙酰辅酶A与丙二酰辅酶A的转酰基反应乙酰辅酶A丙二酰辅酶A+酰基载体蛋白ACP乙酰ACP丙二酰ACP+辅酶A2、缩合反

17、应乙酰ACP+丙二酰ACP乙酰乙酰ACP+CO2+ACP3、第一次还原反应4、脱水反应5、第二次还原反应6、软脂酸的形成（形成丁酰ACP）由丁酰ACP形成软脂酸需经过 轮循环7丁酰丁酰CoACoA 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+NADPHCoASH O OHO-C-CH2C-S-ACP 丙二酸单酰丙二酸单酰-ACP-ACP| OH OCH3-CH-CH2-C-S-ACP-羟丁酰羟丁酰-

18、ACP-ACP| OCH3CH CH-C-S-ACP=,-,-烯丁酰烯丁酰ACPACP|H2O -烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA 丙二单酰丙二单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH H2 2O OCOCO2 2软脂酸软脂酸H H2 2O O进位进位链的链的延伸延伸水解水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH1、原料为乙酰、原料为乙酰CoA，直接产物是软

19、脂酸，合成一分直接产物是软脂酸，合成一分 子软脂酸，需七分子丙二酸单酰子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙和一分子乙 酰酰CoA；2、经柠檬酸、经柠檬酸-丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙 酰酰CoA运至胞液。运至胞液。3、1mol乙酰乙酰CoA直接参与脂肪酸的合成，其余直接参与脂肪酸的合成，其余 7mol乙酰乙酰CoA羧化成丙二酸单酰羧化成丙二酸单酰CoA4、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成 一分子软脂酸，重复一分子软脂酸，重复4步进行碳链延长反应，步进行碳链延长反应， 需消耗需消耗23分子分子ATP（1

20、6分子用于转运，分子用于转运，7分子分子 用于活化）。用于活化）。5、需、需14分子分子NADPH作为供氢体，作为供氢体，6分子分子NADPH 来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，8分子分子 NADPH来自于柠檬酸丙酮酸转运，所以脂肪来自于柠檬酸丙酮酸转运，所以脂肪 酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。6、脂肪酸合酶系的结构、脂肪酸合酶系的结构（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

21、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CoACoA 丙二酸丙二酸单酰单酰CoACoA 丙丙二酸单酰二酸单酰CoACoACoACoA CoACoA ACP ACPNAD(P)H NADPH NADPHNAD(P)H NADPH NADPH 不不明确明确例：线粒体中脂肪酸的合成 脂肪酸碳链的延长软脂酰辅酶A +乙酰辅酶A缩合-酮硬脂酰辅酶A 还原NADPH+H+-羟硬脂酰辅酶A脱水、-反硬脂酰辅酶A再还原NADPH+H+硬脂酰辅酶A三

22、、不饱和脂肪酸的合成四、脂肪的合成-磷酸甘油 +2脂酰辅酶A磷脂酸+H2O甘油二脂脂酰辅酶A甘油三脂来源：甘油的磷酸化或磷酸二羟丙酮的还原第三节 磷脂的代谢一、磷脂的分解代谢R2-C-O-CHOCH2O-C- R1CH2O-P- XOOOH磷脂酶A1（B1）磷脂酶A2（B2）磷脂酶C二、磷脂的合成代谢二、磷脂的合成代谢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

23、胺乙醇胺激酶激酶CTP:CTP:磷酸磷酸乙醇胺胞苷乙醇胺胞苷转移酶转移酶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 3CDP-CDP-胆碱胆碱CTP:CTP:磷酸胆磷酸胆碱胞苷转移碱胞苷转移酶酶CTPCTPPPiPPiP PP P磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（脑磷脂）CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺CMPCMP磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱（脑磷脂）（脑磷脂）葡萄糖葡萄糖3-3-磷酸甘油磷酸甘油磷脂酸磷脂酸1 1，2-2-甘油二酯甘油二酯脂酰脂酰CoACoACoACoACDP-CDP-胆碱胆碱CMPCMP甘油三酯甘油三酯2 2 RCOCoARCOCoA2 2 CoACoAPiPi转酰酶转酰酶磷酸酯酶磷酸酯酶转移酶转移酶第四节 胆固醇的代谢