第08章：脂类代谢

1、第八章第八章 脂类代谢脂类代谢（Lipid Metabolism） 脂类概述脂类概述 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢 磷脂代谢磷脂代谢第一节第一节 脂类概述脂类概述一、定义一、定义性质性质：不溶于水，高溶于有机溶剂；：不溶于水，高溶于有机溶剂；本质本质：脂（脂肪酸：脂（脂肪酸+醇）及其衍生物；醇）及其衍生物； 脂肪酸：多为脂肪酸：多为C4一元一元羧酸；羧酸； 醇：甘油、高级一元醇、固醇；醇：甘油、高级一元醇、固醇；元素组成元素组成：主要为：主要为C、H、O（N、S、P）分布分布：植物（果实、种子）；动物（脂肪组织）：植物（果实、种子）；动物（脂肪组织）二、分类二、分

2、类1）简单脂：脂肪酸）简单脂：脂肪酸 + 醇类；醇类；2）复合脂：单纯脂类）复合脂：单纯脂类 + 非脂成分非脂成分； 磷脂：磷酸和含氮碱；磷脂：磷酸和含氮碱； 糖脂：糖；糖脂：糖； 硫脂：硫酸；硫脂：硫酸；3）衍生脂：由）衍生脂：由1）2）衍生。）衍生。 萜类：如天然色素、香精油、天然橡胶；萜类：如天然色素、香精油、天然橡胶；类固醇：如胆固醇、性激素；类固醇：如胆固醇、性激素； 其他：如维生素其他：如维生素A、D、E、K等。等。按化学组成分按化学组成分三、生物体内的重要脂类三、生物体内的重要脂类 三酰甘油三酰甘油 R1、R2、R3可以相同、不全相同、完全不同；可以相同、不全相同、完全不同； R

3、2多是不饱和的多是不饱和的CH2CHOCR1OCH2OOCCR2OOR3甘油磷脂甘油磷脂CH2CHOCR1OCH2OOCPR2OOOO-XX= 乙醇胺乙醇胺 磷脂酰乙醇胺（磷脂酰乙醇胺（脑磷脂脑磷脂）（）（PE）X = 胆碱胆碱 磷脂酰胆碱（磷脂酰胆碱（卵磷脂卵磷脂）（）（PC）X = Ser 磷脂酰丝氨酸（磷脂酰丝氨酸（PS）X = 磷脂酰甘油磷脂酰甘油 二磷脂酰甘油（二磷脂酰甘油（心磷脂心磷脂）X = H 磷脂酸（磷脂酸（PA）X = 甘油甘油 磷脂酰甘油（磷脂酰甘油（PG）X = 肌醇肌醇 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇（PI）四、生物学功能四、生物学功能贮能供能物质；贮能供能物质；生物膜结构组分

4、；生物膜结构组分；生理活性物质的前体：萜类、固醇类；生理活性物质的前体：萜类、固醇类；与信息识别和传递有关：糖脂；与信息识别和传递有关：糖脂；与人类的某些疾病有关：动脉粥样硬化、脂与人类的某些疾病有关：动脉粥样硬化、脂肪肝肪肝一、脂肪的吸收和转运一、脂肪的吸收和转运胆汁酸胆汁酸+外源性外源性脂肪脂肪混合微团（增加脂混合微团（增加脂-水界水界面）面）脂肪分解（脂肪酸脂肪分解（脂肪酸+2-单酰甘油）单酰甘油）小小肠吸收肠吸收重新形成三酰甘油重新形成三酰甘油乳糜微粒（三酰乳糜微粒（三酰甘油、胆固醇、载脂蛋白）甘油、胆固醇、载脂蛋白）血液运输血液运输 TG在毛细血管中被分解，后被储存或分解，胆固在毛细

5、血管中被分解，后被储存或分解，胆固醇被肝脏吸收醇被肝脏吸收第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢脂类的运输脂类的运输血浆脂蛋白血浆脂蛋白VLDLLDLHDL密度密度小小密度密度大大脂蛋白的分类脂蛋白的分类VLDL：将肝脏合成的内源性三酰甘油和胆固：将肝脏合成的内源性三酰甘油和胆固醇运输到脂肪、肌肉、心肌等组织。醇运输到脂肪、肌肉、心肌等组织。LDL（坏胆固醇坏胆固醇）：富含胆固醇，将胆固醇）：富含胆固醇，将胆固醇运输到身体的各个组织器官中。运输到身体的各个组织器官中。HDL（好胆固醇好胆固醇）：含有大量的蛋白质，将）：含有大量的蛋白质，将外周组织的胆固醇运回肝脏进行代谢，合成外周组织的胆固

6、醇运回肝脏进行代谢，合成胆汁酸或排出体外。胆汁酸或排出体外。 第一步为限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性；第一步为限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性； 酶：酶：脂肪细胞脂肪细胞（动物）；（动物）；脂体脂体、油体油体、乙醛酸循乙醛酸循环体环体（植物）（植物）二、三酰甘油的降解二、三酰甘油的降解三、甘油的去路三、甘油的去路磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮沟通甘油代谢与糖代谢沟通甘油代谢与糖代谢CH2OHCHOHCH2OHATPADP 甘油激酶(肝、肾、肠)CH2OHCHOHCH2OPNAD+NADH+H+ 磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2OPO3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮糖酵解糖异生丙酮酸糖或糖原甘油甘油真核细胞甘油

7、彻底氧化分解的能量计算真核细胞甘油彻底氧化分解的能量计算 甘油甘油 - ATP-磷酸甘油磷酸甘油 + NADH 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 EMP + NADH + 2ATP 丙酮酸丙酮酸 + NADH 乙酰乙酰CoA TCA + 3NADH + FADH2 + GTP CO2 + H2O 合计：合计：16.5或或18.5ATP四、脂肪酸的氧化分解四、脂肪酸的氧化分解 饱和脂肪酸的氧化分解饱和脂肪酸的氧化分解v -氧化氧化 v -氧化氧化 v -氧化氧化v 单不饱和脂肪酸的氧化分解单不饱和脂肪酸的氧化分解 v 多不饱和脂肪酸的氧化分解多不饱和脂肪酸的氧化分解 不饱和脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的

8、氧化分解 奇数碳原子脂肪酸的氧化分解奇数碳原子脂肪酸的氧化分解转运转运水化水化脱氢脱氢硫解硫解脱氢脱氢细胞质细胞质线粒体基质线粒体基质乙酰乙酰CoA产物产物-氧化氧化线粒体线粒体内膜内膜活化活化（一）饱和脂肪酸的氧化分解（一）饱和脂肪酸的氧化分解RCH2CH2CH2CH2COOH+ HSCoA + ATPSCoARCH2CH2CH2CH2CO脂酰脂酰CoA+ AMP + PPi消耗消耗2个个高能键高能键1、脂肪酸的活化、脂肪酸的活化-脂酰脂酰CoA的形成的形成 细胞定位：细胞质细胞定位：细胞质脂酰脂酰CoA合成酶合成酶2、脂酰、脂酰CoA转运入线粒体转运入线粒体 C10脂肪酸：细胞质中活化后，

9、再脂肪酸：细胞质中活化后，再转运转运入线入线粒体（粒体（肉碱转运系统肉碱转运系统）脂肪酸分解代谢的脂肪酸分解代谢的关键酶关键酶脂酰CoA合成酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶FFAATPCoAAMPPPi脂酰CoA脂酰CoACoA肉碱脂酰肉碱肉碱脂酰肉碱转位酶脂酰肉碱肉碱CoA脂酰肉碱脂酰CoA基质线粒体外膜线粒体内膜 -氧化 在一系列酶的作用下，脂肪酸的在一系列酶的作用下，脂肪酸的、碳原碳原子间脱氢氧化并断裂，生成乙酰子间脱氢氧化并断裂，生成乙酰CoA和比原来和比原来少少2个碳原子的脂酰个碳原子的脂酰CoA的过程的过程。 SCoAROCCH2CH2SCoAOCCH3H2O+CoAFADNAD+F

10、ADH2NADH+H+3、-氧化（氧化（-Oxidation）RCH2CH2CH2CH2COOHSCoAROCCH2CH2反应历程：反应历程：能量计算：能量计算：1分子软脂酸可进行分子软脂酸可进行7轮轮-氧化，产生氧化，产生8个乙个乙酰酰CoA、7个个 FADH2、7个个NADH+H+彻底氧化分解得到：彻底氧化分解得到：108 +1.57+2.57 = 108 ATP脂肪酸活化：消耗脂肪酸活化：消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键净生成：净生成：108 2 = 106 ATP软脂酸彻底氧化分解的能量计算软脂酸彻底氧化分解的能量计算R CH2COOHO2RCHCOOHOHO2RCOOH+ CO2 降解

11、带支链、奇数降解带支链、奇数C原子、过长的脂肪酸原子、过长的脂肪酸 机理不清机理不清 哺乳动物：叶绿醇（绿色植物）哺乳动物：叶绿醇（绿色植物）植烷酸植烷酸-氧化氧化降植烷酸降植烷酸-氧化氧化4、-氧化氧化CH3CH2CH2CH2COOHO2CH2CH2CH2COOHHOOC-氧化氧化+-氧化氧化快速双向快速双向-氧化氧化海洋浮游微生物降解原油海洋浮游微生物降解原油5、-氧化氧化C12脂肪酸脂肪酸 -氧化氧化C12脂肪酸脂肪酸 -氧化氧化动物动物（二）奇数碳原子脂（二）奇数碳原子脂肪酸的氧化分解肪酸的氧化分解奇数碳原子脂肪酸奇数碳原子脂肪酸-氧化氧化丙酰丙酰CoA丙酰丙酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA

12、TCA循环循环 酶：烯脂酰酶：烯脂酰CoA异构酶异构酶（单不饱和、（单不饱和、多不饱和）、多不饱和）、2,4-二烯脂酰二烯脂酰CoA 还还原酶原酶（多不饱和）（多不饱和）（三）不饱和脂肪酸的氧化分解（三）不饱和脂肪酸的氧化分解SCoACO26811131541710 9 3HSCoA 3CH3COSCoA烯脂酰烯脂酰CoA异构酶异构酶 -氧化氧化 -氧化氧化-烯脂酰烯脂酰CoA CHO SCoA1、单不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸将将顺式双键顺式双键转变成转变成反反式双键式双键以油酸为例以油酸为例-烯脂酰烯脂酰CoASCoACHO2、多不饱和、多不饱和脂肪酸脂肪酸烯脂酰烯脂酰CoA 异构酶异构酶

13、2,4-二烯脂二烯脂酰酰CoA 还原还原酶酶五、酮体代谢五、酮体代谢1、酮体的生成、酮体的生成脂肪酸 -氧化2CH3COSCoA乙酰乙酰CoA 硫解酶HSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoACH2COCH2COOH乙酰乙酸CH3CHOHCH2COOHCH3COCH3 -羟丁酸丙酮NADH+H+NAD+ -羟丁酸脱氢酶CO2脂肪酸 -氧化2CH3COSCoA乙酰乙酰CoA 硫解酶HSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoACH3CHOHCH2COOH -羟丁酸NADH+H+NAD+HSCoA乙酰乙酰CoA硫解酶2CH3COSCoATCA循环CH2COCH2COOHCH3COC

14、H2COSCoACH2CH2COOHCOSCoACH2CH2COOHCOOHHSCoA+ATPAMP+PPi乙酰乙酰硫激酶琥珀酰CoA转硫酶乙酰乙酸2、酮体的利用、酮体的利用3、酮体的生理意义、酮体的生理意义正常：缺糖时，肝为肝外组织（心、肾、正常：缺糖时，肝为肝外组织（心、肾、骨骼肌）提供的骨骼肌）提供的能源物质能源物质肝内合成肝外肝内合成肝外用用；异常：在异常：在长期饥饿长期饥饿、糖尿病糖尿病时，酮体生成时，酮体生成过多，可引起血、尿中酮体含量过高或酸过多，可引起血、尿中酮体含量过高或酸中毒中毒。 脂肪降解脂肪降解甘油甘油 + ATP 3-磷酸甘油磷酸甘油 + ADP 甘油激酶甘油激酶一、

15、一、3-磷酸甘油的合成磷酸甘油的合成 EMP磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶 3-磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮第三节第三节 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢二、脂肪酸的合成二、脂肪酸的合成从头合成：乙酰从头合成：乙酰CoA软脂酸（软脂酸（16C饱和一饱和一元羧酸）元羧酸）延长合成：软脂酸延长合成：软脂酸可达可达26C饱和一元羧酸饱和一元羧酸去饱和：引入双键去饱和：引入双键（一）饱和脂肪酸的（一）饱和脂肪酸的从头合成从头合成1、定义定义：以乙酰：以乙酰CoA为原料，在乙酰为原料，在乙酰CoA羧化酶和羧化酶和脂肪酸合成酶系的作用下，逐步延长碳链合成软脂脂肪酸合成酶系的作用下，逐步延长碳链合成软

16、脂酸的过程。酸的过程。2、反应体系反应体系 原料：乙酰原料：乙酰CoA 酶系：乙酰酶系：乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶系羧化酶、脂肪酸合成酶系 体系：体系：BCCP、ATP、CO2、ACP、NADPH+H+ 产物：软脂酸（产物：软脂酸（16C饱和一元羧酸）饱和一元羧酸）细胞质细胞质线粒体内膜胞液基质丙酮酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸丙酮酸苹果酸乙酰CoACO2H2OHSCoA ATPHSCoA ADP+Pi乙酰CoANADH+H+NAD+NADP+CO2+NADPH+H+G（1）乙酰）乙酰CoA的转运的转运柠檬酸柠檬酸-丙酮酸穿梭系统丙酮酸穿梭系统3、反应历程、反应历程（2）丙二酸单酰丙二酸单

17、酰CoA的合成的合成 SCoACOCH3+CO2乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶ATP、Mn2+、生物素生物素C CSCoACOCH2OOHHOO丙二酸单酰丙二酸单酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶是脂肪酸合成的限速酶是脂肪酸合成的限速酶 辅助蛋白：辅助蛋白：生物素生物素羧基羧基载体载体蛋白蛋白（BCCP）酶酶酰基载体蛋白酰基载体蛋白（ACP）中间产物中间产物脂肪酸脂肪酸脂肪酸合成酶系：脂肪酸合成酶系：作用：作用：吊运中间产物在各酶活性中心间传递吊运中间产物在各酶活性中心间传递SHCH2CH2NHCOCH2CH2NHCOCOHHCCH3CH3CH2POOOOCH2SerACP酰基载体蛋白（酰基载体

18、蛋白（ACP）POOOOPOOOCH2OOHHHHHO3PO2腺腺 呤呤腺腺 呤呤SHCH2CH2NHCOCH2CH2NHCOCOHHCCH3CH3CH2 A辅酶辅酶A（CoA）HSACP（3）酰基转移反应）酰基转移反应CH3COSCoA+HSACP CH3COSACP+HSCoA CH2 + HSACP CH2 + HSCoA乙酰乙酰CoA-ACP转酰酶转酰酶丙二酰丙二酰CoA-ACP转酰酶转酰酶COOHCOSCoACOOHCOSACP乙酰乙酰CoA乙酰乙酰ACP丙二酸单酰丙二酸单酰CoA丙二酸单酰丙二酸单酰ACP（4）缩合反应：）缩合反应：CH3COSACPCOOH CH2COSACP+-

19、酮脂酰酮脂酰ACP合成酶合成酶CH3CCH2COSACP乙酰乙酰乙酰乙酰ACP+CO2 + HSACPO（5）第一次还原）第一次还原CH3CCH2COSACPCH3CHCH2COSACPNADPH+H+NADP+-酮脂酰酮脂酰ACP还原酶还原酶乙酰乙酰乙酰乙酰ACP-羟丁酰羟丁酰ACPPPP途径途径OHO（6）脱水）脱水CH3CHCH2COSACP-羟丁酰羟丁酰ACPCH3CH=CHCOSACP,-烯丁酰烯丁酰ACPH2O-羟脂酰羟脂酰ACP脱水酶脱水酶OH（7）第二次还原）第二次还原CH3CH=CHCOSACP,烯丁酰烯丁酰ACPCH3CH2CH2COSACP丁酰丁酰ACPNADPH+H+N

20、ADP+烯脂酰烯脂酰ACP还原酶还原酶PPP途径途径CH3COSACP乙酰乙酰ACP63 合成酶合成酶245还原酶还原酶脱水酶脱水酶还原酶还原酶转移酶转移酶4C4C6C6C6C4C6C3CCO26C6C8C 16C硫硫酯酯酶酶软脂酸软脂酸+ ACP1-氧化氧化从头合成从头合成 -氧化氧化 反应场所反应场所 细胞质细胞质 线粒体线粒体转运系统转运系统 柠檬酸柠檬酸-丙酮酸转运系统丙酮酸转运系统肉碱转运系统肉碱转运系统酰基载体酰基载体 HSACP HSCoA 直接二碳单位直接二碳单位丙二酸单酰基丙二酸单酰基乙酰基乙酰基辅助因子辅助因子NADPH+H+NAD+、FAD 酶酶 7种种 4种种 反应反应

21、 缩合、还原、脱水、缩合、还原、脱水、还原还原 脱氢、水合、脱脱氢、水合、脱氢氢、硫解、硫解 能量变化能量变化（以软脂酸为例）（以软脂酸为例） 消耗消耗7个个ATP及及14个个NADPH 产生产生106个个ATP （二）脂肪酸碳链的延长（二）脂肪酸碳链的延长1、线粒体线粒体 基本是基本是-氧化的逆过程氧化的逆过程； 过程：缩合、还原、脱水、再还原；过程：缩合、还原、脱水、再还原； 二碳供体：乙酰二碳供体：乙酰CoA产物：软脂酸产物：软脂酸18C、20C、26C2、内质网、内质网 基本基本 = 从头合成从头合成 过程：缩合、还原、脱水、再还原过程：缩合、还原、脱水、再还原 ACPCoA 二碳供体

22、：丙二酸单酰二碳供体：丙二酸单酰CoA（三）不饱和脂肪酸的合成（三）不饱和脂肪酸的合成饱和脂肪酸饱和脂肪酸 脂酰脂酰CoA去饱和酶去饱和酶 引入双键引入双键动物易在动物易在9引入单双键，植物、微生物则能引引入单双键，植物、微生物则能引入多双键。入多双键。常见：棕榈酸（常见：棕榈酸（16:19）、油酸（）、油酸（18:19）、亚、亚油酸（油酸（18:29,12）、亚麻酸（、亚麻酸（18:39,12,15）、花、花生四烯酸（生四烯酸（20:45,8,11,14） 必需脂肪酸必需脂肪酸：维持哺乳动物正常生长所需而自身：维持哺乳动物正常生长所需而自身又不能合成的脂肪酸，包括又不能合成的脂肪酸，包括亚油

23、酸、亚麻酸亚油酸、亚麻酸。花花生四烯酸生四烯酸为为半必需脂肪酸半必需脂肪酸。CH2OHCHOHCH2OH+ ATP甘油激酶甘油激酶CH2OHCHOHCH2OP+ADP脂肪酸脂肪酸 + HSCoA脂肪酸硫激酶脂肪酸硫激酶脂酰脂酰CoA三、脂肪的合成三、脂肪的合成1、活化、活化葡萄糖CH2OHCHCH2OHOP转酰酶R1COCoACoACH2OCHCH2OHOPCR1O3-磷酸甘油1-脂酰-3-磷酸甘油转酰酶R2COCoACoACH2OCHCH2OOPCR1OCOR2磷脂酸磷酸酶PiCH2OCHCH2OHOCR1OCOR21,2-甘油二酯 （DG）转酰酶R3COCoACoACH2CHOCR2OCH2OOCCR1OOR3甘油三酯 （TG）磷脂酸溶血磷脂酸溶血磷脂酸2、合成、合成一、磷脂的降解一、磷脂的降解第四节第四节 磷脂代谢磷脂代谢合成部位：全身，主要在合成部位：全身，主要在肝肝，肾肾，小肠小肠 细胞定位：细胞定位：内质网内质网原料：脂肪酸，甘油，磷酸，含氮碱，原料：脂肪酸，甘油，磷酸，含氮碱，ATP，CTP二、磷脂的合成二、磷脂的合成1、甘油二脂合成途径、甘油二脂合成途径（脑磷脂、卵磷脂）（脑磷脂、卵磷脂）Pi2CoA2RCOCOACoA脂酰 -CoACMPC CD DP P- -胆胆碱碱CMPC CD DP P- -乙乙醇醇胺胺甘油三脂脑磷