第九章脂类代谢

1、第九章第九章 脂类代谢脂类代谢一、脂肪的水解一、脂肪的水解二、甘油的分解二、甘油的分解 三三 、 脂肪酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解 生物体内的脂肪酸还可以进一步的氧化生物体内的脂肪酸还可以进一步的氧化分解，有分解，有-氧化，氧化，-氧化和氧化和-氧化等方式。氧化等方式。其中最主要的是其中最主要的是-氧化。氧化。（一）（一） -氧化氧化19世纪末，人们开始探讨脂肪酸的降解方式。1904年德国Knoop： 苯脂酸 喂狗马尿酸CO-NH-CH2-COOHCOOHCH2 COOH苯乙尿酸CH2-CO-NH-CH2-COOH奇数碳原子的脂肪酸连接到苯环上奇数碳原子的脂肪酸连接到苯环上偶数碳原子的脂肪酸连

2、接到苯环上偶数碳原子的脂肪酸连接到苯环上 Knoop推测：动物体内在进行脂肪酸降解时，是成对的切下，而不是单个切下。他认为二碳单位是乙酸。 直到1951年才确定脱下的二碳单位是乙酰辅酶A，并阐明-氧化氧化的机理。v-氧化：氧化：v 是指脂肪酸在一系列酶的作用下，是指脂肪酸在一系列酶的作用下，-碳原子碳原子被氧化成酮基，在被氧化成酮基，在-碳原子和碳原子和-碳原子之间发生碳原子之间发生断裂，每次裂解生成一个二碳片段乙酰辅酶断裂，每次裂解生成一个二碳片段乙酰辅酶A A 和比和比原来少两个碳原子的脂酰辅酶原来少两个碳原子的脂酰辅酶A A的过程。的过程。vCHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH2

3、 2-CH-CH2 2-COOH-COOH碳碳碳碳 定位：线粒体定位：线粒体1 1、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，活长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰上的脂酰CoACoA合成酶在合成酶在ATPATP、CoASHCoASH、MyMy2+2+存存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoACoA。 消耗两个高能磷酸键消耗两个高能磷酸键v2 2、脂肪酸的穿膜（脂酰、脂肪酸的穿膜（脂酰CoACoA进入线粒体）进入线粒体） 脂肪酸活化在细

4、胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。 3 3、-氧化历程氧化历程（1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶（2）加水（水合反应） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂

5、酰CoA脱氢酶（3）再脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH + H+RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH + H+RCH2CCHCOSCoAORC

6、H2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶 -氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，-碳原子被氧碳原子被氧化成酮基，在化成酮基，在-碳原子和碳原子和-碳原子之间发生断裂，每次裂碳原子之间发生断裂，每次裂解生成一个二碳片段乙酰辅酶解生成一个二碳片段乙酰辅酶A 和比原来少两个碳原子的和比原来少两个碳原子的脂酰辅酶脂酰辅酶A的过程。的过程。v 4 4、 氧化的能量计算： 脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子数为n的脂肪酸进行氧化，则需要作（n/21）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/21）个NADH和（n/21）个

7、FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此可以生成的ATP数量为： 以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：20125 . 15 . 212nn1062102165 . 15 . 21216（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式v脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化v脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化v不饱和脂肪酸的分解不饱和脂肪酸的分解脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 最初在植物中发现，作用于游离脂肪酸的碳原子上，每次分解出一个一碳单位CO2少一个碳原子的脂肪酸。脂肪酸的脂肪

8、酸的 - -氧化氧化 是指末端甲基发生氧化，转变成二羧酸，之后两头进行氧化。CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH COOH-CH-COOH COOH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH-COOH动物体内动物体内1212个碳以下的脂肪酸通过这种方式降解。个碳以下的脂肪酸通过这种方式降解。乙酰乙酰CoA的去路的去路1 1、进入进入TCATCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的量的ATPATP。2 2、生成酮体参与代谢（动物体内）、生成酮体参与代谢（动物体内） 脂肪酸脂肪酸氧化产生的乙酰氧化产生的乙

9、酰CoACoA，在肌肉细胞，在肌肉细胞中可进入中可进入TCATCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、乙酸、D-D-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。3 3、油料种子中，乙酰辅酶、油料种子中，乙酰辅酶A A还可以转化为糖类。还可以转化为糖类。4 4、作为脂肪酸和胆固醇合成的原料。、作为脂肪酸和胆固醇合成的原料。 乙醛酸循环乙酰辅酶A+草酰乙酸 柠檬酸+辅酶A柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸 乙醛酸+琥珀酸（异柠檬酸裂合酶）乙醛酸+乙酰辅酶A 苹果酸（苹果酸合酶）苹

10、果酸 草酰乙酸总结果：2乙酰辅酶A 琥珀酸+辅酶A可以实现由脂肪转化为糖。酮体的分解 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。（一）（一） 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰糖酵解产生的乙酰

11、CoACoA。脂肪酸合成步骤与。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤有不同之处。脂肪酸的生物氧化降解步骤有不同之处。脂肪酸的生物合成是在细胞液中进行，需要合成是在细胞液中进行，需要COCO2 2和柠檬酸和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成1 1、原料准备、原料准备2 2、合成阶段、合成阶段3 3、延长阶段、延长阶段4 4、不饱和脂肪酸的合成、不饱和脂肪酸的合成1 1、原料的准备、原料的准备乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA（在细胞液中进行），由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。 乙酰CoA羧化酶可分成三个

12、不同的亚基：丙二酸单酰CoA的合成乙酰CoA羧化酶生物素HOOC-CH2-CO SCoA + ADP + PiCH3-CO SCoA + HCO3- + ATP乙酰CoA羧化酶: 限速酶 解聚解聚: 无活性无活性多聚体多聚体: 有活性有活性柠檬酸柠檬酸: 促进促进长链脂肪酰长链脂肪酰CoA: 抑制抑制丙二酸单酰丙二酸单酰CoA是二碳单位的直接供体是二碳单位的直接供体乙酰CoA的穿膜转运： 柠檬酸穿梭系统 肉毒碱转运 2 2、合成阶段、合成阶段 以软脂酸（16碳）的合成为例（在细胞液中进行）。催化该合成反应的是一个多酶体系，共有七种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体蛋白（ACP）为中心，组

13、成一簇。v初始反应v缩合反应 v还原反应 v脱水反应 v再还原反应 至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP上转移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳）。 3 3、延长阶段（在线粒体和微粒体中进行）、延长阶段（在线粒体和微粒体中进行）生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长，一是线粒体中的延长酶系，另一个是粗糙内质网中的延长酶系。v线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，

14、不需要酰基载体，由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。v内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。 脂肪酸碳链的延长 O O | |R-CH2-CSCoA + HOOC-CH2-CSCoA O O | |R-CH2-C-CH2-CSCoA加氢NADPH + H+NADP+ OH O | |R-CH2-CH-CH2-CSCoA缩合 O |R-CH2-CH=CH-CSCoA脱水H2O加氢NADPH + H+NADP+ O |R-CH2-CH2-CH2-CSCoA4 4、不饱和脂肪酸的合成、不饱和脂肪酸的合成 不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸（16C，一个不饱