生化12章脂代谢

1、第第 十二十二 章章脂 类 代 谢Metabolism of Lipid第一节第一节概概 述述一、脂类的一般概念一、脂类的一般概念分分 类类简单脂质：简单脂质：醇与脂肪酸所成酯醇与脂肪酸所成酯 甘油三酯甘油三酯(Triglyceride,TG) 、甘油二酯、甘油二酯 复合脂质：复合脂质：醇醇+脂肪酸脂肪酸+其他物质其他物质 磷脂磷脂 (phospholipid, PL) 鞘脂鞘脂 (sphingolipids)异戊二烯类脂质：异戊二烯类脂质：萜类、类固醇萜类、类固醇 胆固醇胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 甘油三酯

2、甘油三酯(Triglyceride） 脂类物质的基本构成脂类物质的基本构成CH2CHCH2OOOCO(CH2)m CH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3甘油甘油(Glycerol)CH2CHCH2OHOHOHCH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)nCH3POOXOH= 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(phosphoglycerides) 鞘脂鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。或二氢鞘氨醇的脂类。X-磷脂胆碱磷脂胆

3、碱 、 磷脂乙醇胺磷脂乙醇胺 单糖或寡糖单糖或寡糖胆固醇胆固醇(Cholesterol)各类脂质的生物功能各类脂质的生物功能 脂质类别脂质类别生物功能生物功能脂肪酸及其衍生物：脂肪酸及其衍生物：脂肪酸脂肪酸前列腺素前列腺素生物体的代谢燃料生物体的代谢燃料其他脂质的基本构建其他脂质的基本构建细胞内调节剂细胞内调节剂酰基甘油：酰基甘油：甘油三酯（脂肪）甘油三酯（脂肪）甘油二酯甘油二酯甘油单酯甘油单酯能量储存、防止热量散失、保护性脂能量储存、防止热量散失、保护性脂肪垫肪垫中间代谢物，有助于消化道内脂质的中间代谢物，有助于消化道内脂质的乳化乳化蜡：真蜡、固醇蜡蜡：真蜡、固醇蜡皮肤、羽毛、植物叶片、果实

4、表层等皮肤、羽毛、植物叶片、果实表层等磷脂：磷脂：甘油磷脂甘油磷脂鞘磷脂鞘磷脂构成生物膜，参与代谢调节构成生物膜，参与代谢调节构成生物膜，神经组织构成生物膜，神经组织糖脂：糖脂：甘油糖脂甘油糖脂鞘糖脂鞘糖脂细胞膜，动物脑组织细胞膜，动物脑组织神经组织，胞膜，免疫识别神经组织，胞膜，免疫识别类萜与异戊类萜与异戊烯脂：烯脂：烯萜类烯萜类维生素维生素A A维生素维生素E E维生素维生素K K泛醌泛醌植物香精油、信息素、固醇前体植物香精油、信息素、固醇前体视觉视觉抗氧化剂、抗不育、稳定膜结构抗氧化剂、抗不育、稳定膜结构抗出血抗出血电子传递链组分电子传递链组分类固醇：类固醇：胆固醇胆固醇胆汁酸胆汁酸固醇

5、激素固醇激素强心苷强心苷植物固醇植物固醇生物膜、脂蛋白组分、胆汁酸和类固醇激素前体生物膜、脂蛋白组分、胆汁酸和类固醇激素前体脂肪消化脂肪消化代谢调节代谢调节强心、治疗心力衰竭强心、治疗心力衰竭植物细胞组分植物细胞组分脂多糖脂多糖细菌胞壁细菌胞壁生物氧化生物氧化1g葡萄糖葡萄糖17KJ能量能量生物氧化生物氧化1g蛋白质蛋白质17KJ能量能量生物氧化生物氧化1g脂肪脂肪39KJ能量能量脂肪酸（脂肪酸（fatty acid）代谢燃料；脂质构件代谢燃料；脂质构件长烃链尾长烃链尾+羧基头，羧基头， R-COOH烃链多为线形烃链多为线形碳原子数多为偶数碳原子数多为偶数(4-36，以，以12-24居多居多)

6、依烃链中是否含双键分为：饱和脂肪酸依烃链中是否含双键分为：饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸几种常见脂肪酸的结构几种常见脂肪酸的结构软脂酸软脂酸C16硬脂酸硬脂酸C18油酸油酸C18亚油酸亚油酸C18-亚麻酸亚麻酸C18花生四烯酸花生四烯酸C20不饱和脂酸命名不饱和脂酸命名系统命名法系统命名法标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。编码体系编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 油酸：油酸：18:118:1 9 9, , 亚油酸亚油酸: 18:2 : 18:2 9,129,12 编码体系编码体系 从脂酸的甲基碳起

7、计算其碳原子顺序从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序 油酸（油酸（18:1,-918:1,-9），亚油酸（），亚油酸（18:2,-6,918:2,-6,9）第第 二二 节节 脂类的消化与吸收脂类的消化与吸收Digestion and Absorption of Lipid二、脂肪的消化与吸收二、脂肪的消化与吸收脂肪的消化脂肪的消化条件条件 乳化剂（胆汁酸盐乳化剂（胆汁酸盐)的乳化作用的乳化作用-降低油降低油水间表面张力水间表面张力 酶的催化作用酶的催化作用部部 位位 主要在小肠上段主要在小肠上段甘油三酯甘油三酯 2-甘油一酯甘油一酯 + 2 脂肪酸脂肪酸 胰脂酶胰脂酶胆酸的促进脂类消化吸收作用胆酸

8、的促进脂类消化吸收作用部部 位位 十二指肠下段及空肠上段十二指肠下段及空肠上段方式方式中链及短链脂酸构成的中链及短链脂酸构成的TG 乳化乳化 吸收吸收 脂肪酶脂肪酶 甘油甘油 + 脂肪酸脂肪酸 门静脉门静脉 血循环血循环肠粘膜肠粘膜 细胞细胞 脂肪的吸收脂肪的吸收长链脂酸及长链脂酸及2-甘油一酯甘油一酯 肠粘膜细胞肠粘膜细胞（酯化成（酯化成TG）淋巴管淋巴管 血循环血循环乳糜微粒乳糜微粒(chylomicron, CM) 载脂蛋白载脂蛋白(apo)CH2CHCH2OOOCO(CH2)m CH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3H H 乳糜微粒的乳糜微粒的分子结构分子结构载脂蛋白载脂蛋

9、白磷脂磷脂甘油三酯甘油三酯胆固醇酯胆固醇酯胆固醇胆固醇胃胃第第 二二 节节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 一、体内甘油三酯的分解一、体内甘油三酯的分解脂肪的动员：脂肪的动员： 储存在脂肪细胞中的储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解脂肪，被肪脂酶逐步水解为为脂肪酸脂肪酸及及甘油甘油并释放并释放入血以供其他组织氧化利入血以供其他组织氧化利用的过程。用的过程。脂肪细胞的扫描电子显微镜照片脂肪细胞的扫描电子显微镜照片水解酶水解酶脂肪酶脂肪酶 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶关键酶：关键酶：脂肪酶脂肪酶激素敏感性脂肪酶激素敏感性脂肪酶 (hormone-sensitive

10、triglyceride lipase , HSL)促脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素促脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素 抗脂解激素：胰岛素抗脂解激素：胰岛素CH2CHCH2OOOCO(CH2)m CH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3脂解激素脂解激素-膜受体膜受体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） 2-甘油单酯甘油单酯 甘甘 油油 脂肪酸脂肪酸 脂肪酸脂肪酸 脂肪酸脂肪酸 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶 u HSL-激素敏感性脂肪酶激素敏感性脂肪酶 脂肪动员过程脂肪

11、动员过程AC -腺苷酸还化酶腺苷酸还化酶二、甘油的代谢二、甘油的代谢代谢部位：肝脏代谢部位：肝脏糖异生糖异生三、脂肪酸的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢1.脂肪酸的运转脂肪酸的运转 组织间的转运组织间的转运: 脂肪细胞脂肪细胞毛细血管内皮细胞毛细血管内皮细胞 血浆：血浆：血浆载脂蛋白血浆载脂蛋白(血浆清蛋白血浆清蛋白) 靶细胞靶细胞 进入线粒体的转运进入线粒体的转运: 脂肪酸活化脂肪酸活化 脂酰脂酰CoA进入线粒体进入线粒体脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP PPi * 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶(acyl-CoA synthetase)脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C

12、C- -OH OH OO=OO=脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO=(1) 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂酰脂酰 CoA 的生成的生成（胞液胞液）(2) 脂酰脂酰CoA进入线粒体进入线粒体肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶I限速酶限速酶肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶II移位酶移位酶肉碱肉碱脂酰肉碱脂酰肉碱2. 饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的-氧化氧化-氧化氧化 首先于脂肪酸首先于脂肪酸-碳发生的氧化反应。脂酰碳发生的氧化反应。脂酰 CoA，经脱氢、加水、再脱氢、硫解，形成，经脱氢、加水、再脱氢、硫解，形成 少少2个碳的脂酰个碳的脂酰CoA和和1分子乙酰分子乙

13、酰CoA。部部 位位 组组 织织：除脑组织外，大多数组织均可进：除脑组织外，大多数组织均可进 行，其中行，其中肝肝、肌肉肌肉最活跃。最活跃。 亚细胞亚细胞：线粒体：线粒体（1） -氧化的发现氧化的发现Franz Knoop, 1904马尿酸马尿酸苯乙尿酸苯乙尿酸 （2） 氧氧化化的的步步骤骤脂酰脂酰CoA2-反烯脂酰反烯脂酰CoA脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶烯脂酰烯脂酰CoA水化酶水化酶L-羟脂酰羟脂酰CoAL-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶-酮脂酰酮脂酰CoA-酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶硫解酶脱氢脱氢加水加水再脱氢再脱氢硫解硫解CH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2COSCoACH3(

14、CH2)7CH2CH2CH2COCoACH3(CH2)7CH2COSCoACH3COSCoACH3COSCoACH3COCoACH3COSCoACH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COSCoA软脂酸（软脂酸（C16）的氧化）的氧化总反应总反应脂酰脂酰CoA脱氢酶缺欠症脱氢酶缺欠症婴儿突然死亡症候群婴儿突然死亡症候群牙买加呕吐病牙买加呕吐病脂脂肪肪酸酸氧氧化化的的过过程程(3)氧化过程氧化过程中的能量变中的能量变化化CCCOS C oAHHHH(CH2)nH3C CCCOS C oAHH(CH2)nH3C脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶FADFADH2 CCCOS C oAO

15、HH(CH2)nH3CHH烯脂酰烯脂酰CoA水化酶水化酶H2O CCCOS C oAH(CH2)nH3CHOL-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶NAD+NADH+H+ +C(CH2)nH3COSCoAH3CCOSCoA酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶硫解酶CoA-SH H2O呼吸链呼吸链 1.5ATP H2O呼吸链呼吸链 2.5ATP TCA脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=RCH2CH2CSCoA O =O =ATPCoASH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶AMP PPi线线粒粒体体膜膜肉碱转运载体肉碱转运载体脂酸氧化的能量生成脂酸氧化的能量生成 以以16碳

16、软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例活活 化：化：消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键 氧氧 化：化：每轮循环四个重复步骤：脱氢、每轮循环四个重复步骤：脱氢、 水化、再脱氢、硫解水化、再脱氢、硫解 产物：产物：1分子乙酰分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子分子NADH+H+ 1分子分子FADH2 7 轮循环产物：轮循环产物：8分子乙酰分子乙酰CoA 7分子分子NADH+H+ 7分子分子FADH2能量计算：能量计算： 生成生成ATP 810 + 72.5 + 71.5 = 108 净生成净生成ATP 108 2 = 106 (10+2.5+1.5)x(n-1)

17、+10-2=14(n-1)+8能量利用效率能量利用效率ATP水解的标准自由能变化水解的标准自由能变化: -30.5KJ/mol细胞内细胞内ATP的实际水解能的实际水解能: -52KJ/mol1分子软脂酸彻底氧化分子软脂酸彻底氧化: 106ATP, 106x52=5512KJ/mol; 1mol软脂酸在体外彻底氧化软脂酸在体外彻底氧化, 9791KJ/mol; 能量利用效率能量利用效率:5512/9791=56.3%葡萄糖能量利用效率葡萄糖能量利用效率: 59.3%(4)奇数碳脂肪酸的氧化奇数碳脂肪酸的氧化奇数碳脂肪酸也可经脱羧等反应形成乙酰奇数碳脂肪酸也可经脱羧等反应形成乙酰CoA。羧化酶羧化

18、酶变位酶变位酶3.不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化(1) 单不饱和脂肪酸的氧单不饱和脂肪酸的氧化（油酸化（油酸18：19）烯酰烯酰CoA异构酶异构酶3-顺烯脂酰顺烯脂酰CoA9-顺烯脂酰顺烯脂酰CoA 2-反烯脂酰反烯脂酰CoA 烯酰烯酰CoA水化酶水化酶 - -羟羟脂酰脂酰CoA(2) 多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化亚油酸（十八碳亚油酸（十八碳-9-顺顺, 12顺顺-二烯酸二烯酸; 18：29，12） 4. 脂肪酸氧化的其他方式脂肪酸氧化的其他方式(1)脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化 脂肪酸的脂肪酸的-碳（末碳（末端甲基）首先被氧端甲基）首先被氧化化, 形成二羧酸形成二羧酸, 2侧可同时进行侧可同时进行- -氧化。氧化。(2) 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化每次氧化只失去一个每次氧化只失去一个碳原子碳原子支链脂肪酸降解支链脂肪酸降解四、酮体（四、酮体（Ketone Bodies）的代