生物化学第六章脂类代谢

1、第六章第六章 脂类代谢脂类代谢第四节第四节 类脂代谢类脂代谢第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类第二节第二节 脂肪的降解脂肪的降解第三节第三节 脂肪的合成脂肪的合成第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类脂类：是脂肪、类脂及其衍生物的总称，不溶于水脂类：是脂肪、类脂及其衍生物的总称，不溶于水而溶于有机溶剂的一类生物分子。而溶于有机溶剂的一类生物分子。功能：功能：（1 1）生物膜的成分；）生物膜的成分； （2 2）重要能源；）重要能源；（3 3）具有营养、代谢及调节功能；）具有营养、代谢及调节功能；（4 4）保护作用；）保护作用； （5 5）与细胞识别、种特异性及组织免疫等有关系。）与细

2、胞识别、种特异性及组织免疫等有关系。生物体内的脂类生物体内的脂类脂酰甘油脂酰甘油饱和脂肪酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢一、脂肪的酶促水解一、脂肪的酶促水解二、甘油的氧化分解与转化二、甘油的氧化分解与转化三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解脂肪是由甘油的三个羟基与三个脂肪酸缩合而成，脂肪是由甘油的三个羟基与三个脂肪酸缩合而成，也称为也称为甘油三酯甘油三酯。 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油，并释放入血以供其它组解为游离脂肪酸和甘油，并释放入血以供其它组织细胞氧化利用，该过程称为织细

3、胞氧化利用，该过程称为脂肪动员脂肪动员。 一、脂肪的酶促水解一、脂肪的酶促水解u动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中。植物的脂肪酶存在动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中。植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。脂体、油体及乙醛酸循环体中。二、甘油的氧化分解与转化二、甘油的氧化分解与转化（甘油命运）（甘油命运）u 糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。u 动物的脂肪细胞中无甘油激酶，甘油需要经血液运到动物的脂肪细胞中无甘油激酶，甘油需要经血液运到 肝细胞中进行氧化分解。肝细胞中进行氧化分解。1 1分子甘油彻底氧化分解产生的能量分子甘油彻底氧化分解产生的能量v-氧化

4、作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用CH3-(CH2)n - CH2 - CH2 -COOH 三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解 脂肪酸在体内氧化分解供给能量，氧化分解脂肪酸在体内氧化分解供给能量，氧化分解存在几条不同的途径。存在几条不同的途径。u 细胞定位：细胞定位：线粒体线粒体（发芽的油料种子中，（发芽的油料种子中，也发生在也发生在乙醛酸体乙醛酸体中）中）（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用1 1、概念、概念是发生在脂肪酸是发生在脂肪酸-碳原子上的氧化作用，即在一系列碳原子上的氧化作用，即在一系列酶的作用下，酶的作用下，、碳原子之间断裂，分解下两个碳，

5、碳原子之间断裂，分解下两个碳，-碳原子被氧化成羧基，生成少了两个碳的脂肪酸。碳原子被氧化成羧基，生成少了两个碳的脂肪酸。三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解2 2、 - -氧化的过程氧化的过程（1 1）脂肪酸的活化脂酰CoA的生成（2 2）脂酰CoA进入线粒体（3 3）脂酰CoA的 -氧化三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用（1 1）脂肪酸的活化）脂肪酸的活化u在胞液中进行；在胞液中进行；u反应不可逆；反应不可逆；u消耗消耗2 2个个PP，相当于消耗，相当于消耗2 2分子分子ATPATP。2 2、 - -氧化的过程氧化的过程三、脂肪酸

6、的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用（2 2）脂酰脂酰CoACoA进入线粒体（肉碱穿梭系统）进入线粒体（肉碱穿梭系统）u肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶是限速酶，是限速酶，脂酰脂酰CoACoA进入线粒进入线粒体是脂肪酸体是脂肪酸 - -氧化氧化的主要限速步骤。的主要限速步骤。2 2、 - -氧化的过程氧化的过程三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用（3 3）脂酰脂酰CoACoA的的 - -氧化氧化2 2、 - -氧化的过程氧化的过程三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的

7、 - -氧化作用氧化作用脂酰脂酰CoACoA的的 - -氧化氧化3 3、能量计算能量计算 （一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解 脂肪酸脂肪酸- -氧化氧化本身并不生成能量。本身并不生成能量。只能生成乙酰只能生成乙酰CoACoA和供氢体，它们必和供氢体，它们必须分别进入三羧酸须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化循环和氧化磷酸化才能生成才能生成ATPATP。-氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率u1分子分子软脂酸软脂酸彻底氧化分解净生成彻底氧化分解净生成：131 2 = 129 ATP8 8 乙酰乙酰CoACoA7 7 N

8、ADHNADH7 7 FADHFADH2 212 ATP12 ATP 3ATP 3ATP 2 ATP 2 ATP 96 96 ATPATP2121ATPATP14 14 ATPATP131131 ATP ATP4 4、乙酰乙酰CoACoA的去路的去路（1 1）进入）进入TCACO2和和H2O；（2 2）进入乙醛酸循环）进入乙醛酸循环琥珀酸琥珀酸糖异生；糖异生；（3 3）合成脂肪、胆固醇；）合成脂肪、胆固醇；（4 4）动物肝细胞中生成酮体。）动物肝细胞中生成酮体。（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解5 5、乙醛酸循环、乙醛酸循环u发生部位：

9、发生部位：植物细胞的乙醛酸体植物细胞的乙醛酸体u总反应式：总反应式：u关键酶：关键酶：异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用乙醛酸循环反应历程乙醛酸循环反应历程（1）在植物脂肪酸分解转化中是一个重要途径，将C2 酸转化成C4酸补充TCA循环中的C4酸。（2）脂肪转变为糖的必经途径脂肪转变为糖的必经途径。油料种子发芽时，将脂肪转化为糖。乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义6 6、酮体代谢、酮体代谢概念：脂肪酸概念：脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoACoA，在肌肉中进，在肌肉中进入三羧酸循

10、环氧化供能，然而在肝细胞中还有另入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰一条去路。乙酰CoACoA可在肝细胞形成可在肝细胞形成乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。，这三种物质统称为酮体。三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用u酮体的生成酮体的生成：主要在肝细胞线粒体中由乙酰：主要在肝细胞线粒体中由乙酰COACOA缩合而缩合而成。成。u酮体的利用酮体的利用：酮体在肝内产生，本身不能利用。酮体随：酮体在肝内产生，本身不能利用。酮体随血液流到肝外组织（包括心肌、骨骼肌及大脑等），进行血液流到肝外组

11、织（包括心肌、骨骼肌及大脑等），进行氧化供能。氧化供能。u酮体的生理意义酮体的生理意义：肝脏输出能源的一种形式。缺葡萄糖：肝脏输出能源的一种形式。缺葡萄糖时，可利用酮体氧化分解功能以节约葡萄糖，与脂肪酸相时，可利用酮体氧化分解功能以节约葡萄糖，与脂肪酸相比，酮体能更为有效的代替葡萄糖，机体的这种安排是把比，酮体能更为有效的代替葡萄糖，机体的这种安排是把脂肪酸的氧化集中在肝脏中进行，在那里先把他消化为酮脂肪酸的氧化集中在肝脏中进行，在那里先把他消化为酮体，再输出，以利于其他组织利用。体，再输出，以利于其他组织利用。6 6、酮体代谢、酮体代谢三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的（

12、一）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用正常情况下，血液中酮体含量很少，肝脏中产正常情况下，血液中酮体含量很少，肝脏中产生酮体的速度和肝外组织分解酮体的速度处于生酮体的速度和肝外组织分解酮体的速度处于动态平衡中，由于酮体主要成分是酸性的物质，动态平衡中，由于酮体主要成分是酸性的物质，其大量积存的结果常导致动物酸碱平衡失调，其大量积存的结果常导致动物酸碱平衡失调，引起酸中毒。引起酸中毒。酮酮 病病（二）脂肪酸的（二）脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用脂肪酸氧化作用发生在脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，分解出碳原子上，分解出CO2，生，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称成比原来少一个碳原子的

13、脂肪酸，这种氧化作用称为为-氧化作用。氧化作用。三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解脂肪酸脂肪酸-端甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而端甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形成再氧化成羧基，从而形成、- - 二羧酸的过程称二羧酸的过程称为为-氧化。氧化。（三）脂肪酸的（三）脂肪酸的 - -氧化氧化u-氧化加速了脂肪酸的降解速度。海洋中浮游细菌氧化加速了脂肪酸的降解速度。海洋中浮游细菌通过通过-氧化降解海面浮油。氧化降解海面浮油。三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（四）（四）单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化 单不饱和脂肪酸比单不饱和脂肪酸比相应的饱和脂肪酸多相应

14、的饱和脂肪酸多一个双键，需要烯脂一个双键，需要烯脂酰酰CoACoA异构酶改变双键异构酶改变双键位置和顺反构型，以位置和顺反构型，以适于烯脂酰辅酶适于烯脂酰辅酶A A水合水合酶的要求，随后按照酶的要求，随后按照-氧化过程继续氧化。氧化过程继续氧化。亚油酰基的亚油酰基的氧化作用氧化作用三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解（五）丙酸和丙酰（五）丙酸和丙酰CoACoA的氧化的氧化 奇数奇数C原子的脂肪酸氧化生成丙酰原子的脂肪酸氧化生成丙酰- -CoA，经，经 - -羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoA，再经三羧，再经三羧酸循环进行代谢。酸循环进行代谢。三、脂肪酸的

15、氧化分解三、脂肪酸的氧化分解一、磷酸甘油的形成一、磷酸甘油的形成二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成三、三酰甘油的生物合成三、三酰甘油的生物合成第三节第三节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成一、磷酸甘油的形成一、磷酸甘油的形成1 1、糖酵解中间物磷酸二羟丙酮还原、糖酵解中间物磷酸二羟丙酮还原2 2、甘油在甘油激酶的催化下生成、甘油在甘油激酶的催化下生成-磷酸甘油磷酸甘油u原料：乙酰辅酶原料：乙酰辅酶A A（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成u还原剂：还原剂：NADPH+HNADPH+H+ +（60%60%来自来自PPPPPP途径，其余由途

16、径，其余由EMPEMP的的 NADHNADH再经转化而来）。再经转化而来）。1 1、乙酰、乙酰CoACoA的来源及转运的来源及转运 丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA及脂肪酸及脂肪酸-氧化发生在线粒体内，而氧化发生在线粒体内，而脂肪酸合成发生于细胞质，线粒体中的乙酰脂肪酸合成发生于细胞质，线粒体中的乙酰CoACoA须穿过膜进须穿过膜进入胞液，但线粒体内膜对乙酰入胞液，但线粒体内膜对乙酰CoACoA是不通透的，因此需要乙是不通透的，因此需要乙酰酰CoACoA的运转系统的运转系统- -柠檬酸穿梭系统转运乙酰柠檬酸穿梭系统转运乙酰CoACoA。乙酰辅酶乙酰辅酶A A来源：来源：（1 1）线粒体中丙酮酸

17、脱羧）线粒体中丙酮酸脱羧 （2 2）脂肪酸）脂肪酸氧化氧化（3 3）氨基酸氧化降解）氨基酸氧化降解（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成柠檬酸穿梭系统柠檬酸穿梭系统2 2、丙二酸单酰、丙二酸单酰CoACoA的形成（二碳单位的供体）的形成（二碳单位的供体）（1 1）乙酰）乙酰COACOA羧化酶复合体羧化酶复合体 由生物素羧化由生物素羧化E E（BCBC）、羧基转移）、羧基转移E E（CTCT）、生物素羧基载体蛋）、生物素羧基载体蛋白（白（BCCPBCCP）三个不同的亚基组成，）三个不同的亚基组成，BCCPBCCP连接有生物素辅基。连接有生物素

18、辅基。（2 2）反应：消耗）反应：消耗ATPATP乙酰乙酰CoACoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，激活剂为柠檬酸，抑，激活剂为柠檬酸，抑制剂为软脂酰制剂为软脂酰CoACoA。二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（3 3）调节）调节羧基载体蛋白（羧基载体蛋白（BCCPBCCP）的结构）的结构羧基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图羧基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图脂肪酸合酶复合体由一种酰基载体蛋白和六种酶组成。脂肪酸合酶复合体由一种酰基载体蛋白和六种酶组成。酰基载体蛋白（酰基载体蛋白（ACPACP）：3 3、脂肪酸合

19、酶系统、脂肪酸合酶系统二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成ACPACP是脂肪酸合成反应过程中脂酰基的载体是脂肪酸合成反应过程中脂酰基的载体脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合成酶复合体u这一过程以乙酰这一过程以乙酰CoACoA为起点，由丙二酸单酰为起点，由丙二酸单酰CoACoA在在羧基端逐步添加二碳单位，合成出不超过羧基端逐步添加二碳单位，合成出不超过1616碳的脂碳的脂酰基，最后脂酰基被水解成游离的脂肪酸。酰基，最后脂酰基被水解成游离的脂肪酸。u整个过程分为整个过程分为3 3个阶段。个阶段。4 4、从头合成的反应历程、从头合成的反应历程 二、脂肪

20、酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（1 1）第一阶段：乙酰基和丙二酸单酰基进位）第一阶段：乙酰基和丙二酸单酰基进位4 4、从头合成的反应历程、从头合成的反应历程 二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成乙酰基进位乙酰基进位丙二酸单酰基进位丙二酸单酰基进位乙酰基和丙二酸单酰基进位乙酰基和丙二酸单酰基进位（2 2）第二阶段：脂肪酸链延伸）第二阶段：脂肪酸链延伸4 4、从头合成的反应历程、从头合成的反应历程 二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成

21、脂肪酸链延伸脂肪酸链延伸当中央巯基上的脂酰基延长到一定程度（不超过当中央巯基上的脂酰基延长到一定程度（不超过1616碳）后，在硫酯酶的作用下，碳）后，在硫酯酶的作用下，ACPACP上的脂酰基或被上的脂酰基或被转移到转移到CoACoA上，或形成游离脂肪酸，或者直接用于上，或形成游离脂肪酸，或者直接用于合成磷脂酸。合成磷脂酸。（3 3）第三阶段：脂酰基水解）第三阶段：脂酰基水解4 4、从头合成的反应历程、从头合成的反应历程 二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（一）饱和脂肪酸的从头合成由乙酰由乙酰CoACoA合成软脂酸的化学计量合成软脂酸的化学计量从乙酰从乙酰CoAC

22、oA合成软脂酰的反应可分为两部分：合成软脂酰的反应可分为两部分：（1 1）先形成）先形成7 7个丙二酸单酰个丙二酸单酰CoACoA，（2 2）经）经7 7次循环形成软脂酰次循环形成软脂酰u形成一分子软脂酰需消耗形成一分子软脂酰需消耗7 7分子分子ATPATP，1414分子分子NADPHNADPH。总反应：总反应：脂肪酸合成与脂肪酸合成与 - -氧化的区别氧化的区别1 1、线粒体延长系统：延长过程发生在动物的线粒体中、线粒体延长系统：延长过程发生在动物的线粒体中（1 1）C C2 2供体：乙酰供体：乙酰COACOA； （2 2）还原剂：）还原剂：NADPHNADPH；（3 3）反应基本上是）反应

23、基本上是-氧化氧化的逆过程，只是第四个酶烯的逆过程，只是第四个酶烯脂酰脂酰CoACoA还原酶代替了还原酶代替了-氧氧化过程中的酯酰化过程中的酯酰CoACoA脱氢酶。脱氢酶。从头合成只能合成从头合成只能合成16C16C以下的脂肪酸，以下的脂肪酸，16C16C以上的脂肪酸是由以上的脂肪酸是由延长系统以脂酰延长系统以脂酰COACOA为起点形成的。可经过两条途径延长。为起点形成的。可经过两条途径延长。（二）脂肪酸碳链的延长（二）脂肪酸碳链的延长 二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（1 1）C C2 2供体：丙二酸单酰供体：丙二酸单酰COACOA；（2 2）还原剂：）还原剂：NADPHNADPH（

24、3 3）过程与脂肪酸从头合成相似，不同的是脂酰基）过程与脂肪酸从头合成相似，不同的是脂酰基 载体为载体为CoACoA。2 2、内质网延长系统（非线粒体延长系统）、内质网延长系统（非线粒体延长系统）（二）脂肪酸碳链的延长（二）脂肪酸碳链的延长 二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（三）不饱和脂肪酸的合成（三）不饱和脂肪酸的合成由饱和脂肪酸经去饱和作用而形成。由饱和脂肪酸经去饱和作用而形成。u去饱和作用一般首先发生在饱和脂肪酸的去饱和作用一般首先发生在饱和脂肪酸的9 9、1010位碳位碳原子上生成单不饱和脂肪酸。原子上生成单不饱和脂肪酸。1 1、单烯脂酸的合成、单烯脂酸的合成二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成植物组织：植物组织：（1 1）需氧途径（氧化脱氢途径）需氧途径（氧化脱氢途径 ）动物组织：动物组织：（三）不饱和脂肪酸的合成（三）不饱和脂肪酸的合成1 1、单烯脂酸的合成、单烯脂酸的合成二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成u厌氧途径只能生成单不饱和脂肪酸