生物化学脂代谢简略版

1、第 十 章 脂脂 类类 代代 谢谢第第 八八 章章 脂脂 类类 代代 谢谢 Lipid Metabolism脂肪酸：脂肪酸：Fatty acids甘油三酯甘油三酯 (triglyceride TG) 磷脂磷脂（Phospholipids）胆固醇胆固醇Cholesterol主主 要要 内内 容容v第一节：脂类消化、吸收、运输和贮存第一节：脂类消化、吸收、运输和贮存v第二节：脂肪的分解代谢第二节：脂肪的分解代谢 v第三节：脂肪的合成代谢第三节：脂肪的合成代谢 v第四节：类脂代谢第四节：类脂代谢v第五节：脂类代谢调节第五节：脂类代谢调节第 十 章 脂脂 类类 代代 谢谢第第 一节一节 脂类的消化、吸

2、收、脂类的消化、吸收、 运输和贮存运输和贮存 一、脂肪的消化、吸收和转运一、脂肪的消化、吸收和转运v胆汁酸盐的胆汁酸盐的乳化作用乳化作用脂肪酸、甘油一脂、脂肪酸、甘油一脂、甘油等甘油等乳化乳化 吸收吸收 肠粘膜细胞肠粘膜细胞乳糜微粒乳糜微粒(CM)(CM) 重新酯化重新酯化 一、脂肪的消化、吸收和转运一、脂肪的消化、吸收和转运脂肪脂肪 微团微团micellesmicelles胆汁酸盐乳化胆汁酸盐乳化脂肪酶水解脂肪酶水解甘油三酯甘油三酯磷脂，胆固醇脂磷脂，胆固醇脂载脂蛋白载脂蛋白脂蛋白脂肪酶脂蛋白脂肪酶 组织毛组织毛细血管细血管脂肪酸脂肪酸+ +甘油甘油转转 运运 淋巴淋巴 血管血管二、脂类的贮

3、存和动员二、脂类的贮存和动员v脂肪的动员：脂肪的动员： 储存在脂肪细胞中储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶的脂肪，被肪脂酶逐步水解为逐步水解为脂肪酸脂肪酸及甘油及甘油，脂肪酸与，脂肪酸与血浆清蛋白血浆清蛋白结合后，结合后，运至各组织中氧化运至各组织中氧化利用的过程。利用的过程。v关键酶：关键酶： 激素敏感性脂肪酶激素敏感性脂肪酶 (hormone-sensitive lipase , HSL)受激素受激素控制的控制的内源性内源性脂肪动脂肪动员员 三、磷脂的消化吸收三、磷脂的消化吸收四、脂蛋白和脂类的运输四、脂蛋白和脂类的运输脂蛋白脂蛋白（lipoproteinlipoprotein）：）：脂类在

4、血液中存在和脂类在血液中存在和运输形式。运输形式。结构：结构：疏水核心疏水核心+ +亲水表面亲水表面乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类（按密度大小分）脂蛋白的分类：按密度大小脂蛋白的分类：按密度大小脂蛋白分类：电泳分离法脂蛋白分类：电泳分离法 脂蛋白种类脂蛋白种类1.CM (Chylomicron, CM)2.-lipoproteins (low density lipoproteins, LDL) 3.Pre -lipoproteins (Very low density lipoproteins, VLDL)4.lipoprotein (

5、high density lipoproteins, HDL)第 十 章 脂脂 类类 代代 谢谢第第 二二 节节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 一、脂肪的水解一、脂肪的水解脂肪酶脂肪酶CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯+ 3 H20CH2CHCH2OHOHOH+R1COOHR2COOHR3

6、COOH甘油甘油脂肪酸脂肪酸场所：场所： 细胞质内（主要是脂肪组织）细胞质内（主要是脂肪组织）关键酶：关键酶：脂肪酶（限速酶）脂肪酶（限速酶）调控：调控： 激素激素功能：功能： 水解产物可进一步氧化分解水解产物可进一步氧化分解 二、甘油的氧化分解与转化二、甘油的氧化分解与转化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乙酰乙酰CoACO2+H2O +ATP三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解$（1 1）脂肪酸的活化：）脂肪酸的活化：

7、线粒体外线粒体外$（2 2）脂酰）脂酰-CoA-CoA的转运：的转运：肉碱载体运至肉碱载体运至线粒体内线粒体内$（3 3）脂肪酸的）脂肪酸的-氧化氧化 脱氢脱氢 水化水化 再脱氢再脱氢 硫解硫解 脂肪酸首先在线粒体外或胞浆中被活化脂肪酸首先在线粒体外或胞浆中被活化形成脂酰形成脂酰CoACoA，然后进入线粒体或在其它细，然后进入线粒体或在其它细胞器中进行氧化。胞器中进行氧化。 在在脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶( (硫激酶硫激酶) ) 催化下，催化下，由由ATPATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoACoA：脂酰CoA合成酶R-COOH AMP + PPiHSCoA

8、+ ATPR-COSCoA（1）脂肪酸的）脂肪酸的活化反应机理活化反应机理在线粒体外生成的在线粒体外生成的脂酰脂酰CoA需进入线需进入线粒体基质才能被氧粒体基质才能被氧化分解，此过程必化分解，此过程必须要由须要由肉碱（肉毒肉碱（肉毒碱碱, carnitine）来来携带脂酰基。携带脂酰基。（2）脂酰）脂酰CoA转运入线粒体转运入线粒体（脂肪酸氧化的限速步骤（脂肪酸氧化的限速步骤） 脂酰脂酰-CoA-CoA的跨线粒体内膜的转运的跨线粒体内膜的转运1 1、定义要点：、定义要点：Knoop发现，脂肪酸是从羧基端每次除发现，脂肪酸是从羧基端每次除去去1个二碳单位进行降解。个二碳单位进行降解。F. Lyn

9、en和和E. Reichart证明证明 2-C单单位是乙酰位是乙酰-CoA，不是游离的乙酸。，不是游离的乙酸。Albert Lehninger证明氧化发生在线证明氧化发生在线粒体粒体由于由于-C被氧化成羰基，故被称为被氧化成羰基，故被称为-氧氧化化。（3）一轮）一轮-氧化循环的氧化循环的四步反应四步反应C C1616 乙酰乙酰-CoA3、偶数碳饱和脂肪酸、偶数碳饱和脂肪酸-氧化氧化能量计算能量计算 1. 1分子分子16C16C的软脂酸，的软脂酸，7 7轮轮-氧化循环：氧化循环： CH3(CH2)14C0CoA7FAD7NAD7H2O8CH3C0-CoA7FADH27NADHH 2. 三羧酸循环

10、：三羧酸循环： CH3COCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H+HSCoA 3. FADH2氧化呼吸链：氧化呼吸链：FADH2+1/2O2+ 2ADP+2PiFAD+2ATP+3H20电子传递电子传递氧化磷酸化氧化磷酸化NADH+H+1/2O2+ 3ADP+3PiNADH氧化氧化呼吸链：呼吸链：电子传递电子传递氧化磷酸化氧化磷酸化NAD+3ATP+4H20与与ATP产生有关的酶产生有关的酶NADH或或FADH2产生的量产生的量最终产生最终产生ATP的数目的数目脂酰脂酰-CoA合成酶合成酶2脂酰脂酰-CoA脱氢酶脱氢酶7 FADH2721

11、4羟脂酰羟脂酰-CoA脱氢酶脱氢酶7 NADH7321异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶8 NADH8324-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶8 NADH8324琥珀酰琥珀酰-CoA合成酶合成酶 8 GTP8 ATP琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶8 FADH28216苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶8 NADH8324总量总量1293、偶数碳饱和脂肪酸、偶数碳饱和脂肪酸-氧化氧化能量计算能量计算1 1分子分子FADH2FADH2可生成可生成2 2分子分子ATPATP，1 1分子分子NADHNADH可生成可生成3 3分子分子ATPATP，故一次，故一次 - -氧化氧化循循环可生成环可生成5 5分子分子ATPATP。1

12、1分子乙酰分子乙酰CoACoA经三羧经三羧酸循环彻底氧化分解可生成酸循环彻底氧化分解可生成1212分子分子ATPATP。1 1分子分子16C16C的软脂酸，彻底氧化共可得的软脂酸，彻底氧化共可得131131分分子子ATPATP，减去活化时消耗的，减去活化时消耗的2 2分子分子ATPATP，故，故软脂酸彻底氧化分解可净生成软脂酸彻底氧化分解可净生成129129分子分子ATPATP。18C18C硬脂酸彻底氧化净生成多少分子硬脂酸彻底氧化净生成多少分子ATPATP？4 4、-氧化的功能氧化的功能产生产生ATPATP，其产生，其产生ATPATP的效率要高于的效率要高于葡萄糖。葡萄糖。产生大量的产生大量

13、的H H2 2O O。这对于某些生活在。这对于某些生活在干燥缺水环境的生物十分重要，像骆干燥缺水环境的生物十分重要，像骆驼已将驼已将-氧化作为获取水的一种特殊氧化作为获取水的一种特殊手段。手段。5 5、-氧化的挑战氧化的挑战L不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化v烯脂酰烯脂酰CoACoA异构酶异构酶v2,4-2,4-二烯脂酰二烯脂酰CoACoA还原酶还原酶L奇数脂肪酸的氧化奇数脂肪酸的氧化v丙酰丙酰-CoA-CoA的氧化是将它转变为偶数的琥珀的氧化是将它转变为偶数的琥珀酰酰-CoA-CoA即可即可CH3CH2COCoA HOOC-CH2CH2COCoA TCA 单不饱和脂肪酸（油酸）单不饱和脂

14、肪酸（油酸）的的-氧化氧化L-甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA 异构酶异构酶 变位酶变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰琥珀酰CoA 奇数碳脂肪酸奇数碳脂肪酸CH3CH2COCoA -氧氧化化 丙酰丙酰CoA羧化酶羧化酶（生物素）（生物素）ADP+PiD-甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA ATP+CO2经三羧酸循环途径彻底氧化分解生成经三羧酸循环途径彻底氧化分解生成CO2+H2O四、脂肪酸其他氧化方式四、脂肪酸其他氧化方式 - -氧化氧化: : 脑组织和神经细胞的微粒体脑组织和神经细胞的微粒体 - - 氧化：肝微粒体氧化：肝微粒体RCOOH +CO2RCH2COOH单加氧酶单加

15、氧酶脱氢酶脱氢酶CH3(CH2)nCOOH单加氧酶单加氧酶HO-CH2-(CH2)nCOOHHOOC- (CH2)nCOOH脱氢酶脱氢酶酮体：脂肪酸在肝脏中，不完酮体：脂肪酸在肝脏中，不完全氧化，分解生成丙酮、乙酰全氧化，分解生成丙酮、乙酰乙酸和乙酸和D-D-羟丁酸羟丁酸在肝细胞的线粒体基质，以乙在肝细胞的线粒体基质，以乙酰酰CoACoA为原料合成为原料合成酮体是肝脏输出能源的一种形酮体是肝脏输出能源的一种形式式在饥饿或疾病情况下，酮体可在饥饿或疾病情况下，酮体可为心、脑等重要器官提供必要为心、脑等重要器官提供必要的能源。的能源。 CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸

16、酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3CHCOOH OH2D(-)-羟丁酸羟丁酸CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OOCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OO= =OO酮体酮体酮体的形成酮体的形成酮体的利用酮

17、体的利用第 十 章 脂脂 类类 代代 谢谢第第 三三 节节 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢 一、脂肪酸的合成代谢一、脂肪酸的合成代谢 1. 1.合成部位：合成部位： 组组 织：织： 肝（主要）、脂肪等组织肝（主要）、脂肪等组织 亚细胞：亚细胞： 胞液：合成胞液：合成1616碳的软脂酸碳的软脂酸 肝线粒体、内质网：碳链延长肝线粒体、内质网：碳链延长2. 2.合成原料：乙酰合成原料：乙酰 CoACoA、ATPATP、HCOHCO3 3、NADPHNADPH、MnMn2+2+（1 1）乙酰）乙酰CoACoA的来源的来源 糖酵解、脂肪酸的糖酵解、脂肪酸的-氧化、氨基酸的氧化氧化、氨基酸的氧化 柠檬酸柠檬

18、酸- -丙酮酸跨膜穿梭系统丙酮酸跨膜穿梭系统（2 2）乙酰）乙酰CoACoA转运：柠檬酸转运：柠檬酸- -丙酮酸穿梭丙酮酸穿梭（3）乙酰）乙酰-CoA的活化的活化：丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的的合成合成乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)(acetyl CoA carboxylase)是是脂酸合成的脂酸合成的限速酶限速酶，存在于胞液中，其辅基是，存在于胞液中，其辅基是生物素生物素，Mn2+Mn2+是其激活剂。是其激活剂。乙酰乙酰-CoA-CoA羧化酶的活性调节羧化酶的活性调节3. 3. 合成历程合成历程 活化的活化的“二碳单位二碳单位”的装载的装载

19、 引发反应引发反应 缩合缩合 还原还原- -脱水脱水- -再还原再还原 循环循环- - 软脂酸的硫解释放软脂酸的硫解释放脂肪酸合酶：脂肪酸合酶：7 7种酶和种酶和1 1分子脂酰基载体分子脂酰基载体蛋白（蛋白（acyl carrier protein, ACPacyl carrier protein, ACP）活化的活化的“二碳单位二碳单位”的装载的装载HOOC-CH2-CSCOA +ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO= +COA-SH丙二酸单酰丙二酸单酰CoA- ACP转移酶转移酶=OCOA-SHACP-SH乙酰CoA-ACP转移酶CH3-CSCOA=OCH3-CS-ACP+=O H

20、OOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰合酶酮脂酰合酶 CH3-C-CH2-CSACP O=O=CH3-CSACP 引发反应：引发反应： 缩合反应：缩合反应：还原还原- -脱水脱水- -再还原再还原-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶(D-羟丁酰-ACP) CH3-C-CH2-CSACPO=O= CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶 CH3-C=CH-CSACP（2反式丁烯酰-ACP）烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶 CH3-CH2-CH-CSACP O=（丁酰-ACP）NADPH+H+NADPH+H+NADP+ CH3-CH-CH2-CSACP O-OH

21、= H- H CH3-C=CH-CSACP- H H-NADP+丁酰丁酰-ACP-ACP与丙二酸单酰与丙二酸单酰-ACP-ACP重复缩合、还原、重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰-ACP-ACP，最后通过硫酯酶作用，脱去最后通过硫酯酶作用，脱去ACPACP生成软脂酸。生成软脂酸。合成一分子软脂酸的总反应式合成一分子软脂酸的总反应式 4 4、脂肪酸的延伸反应、脂肪酸的延伸反应NADPH5 5、脂肪酸的去饱和反应、脂肪酸的去饱和反应 4. 饱和脂肪酸的从头合成与饱和脂肪酸的从头合成与-氧化的比较氧化的比较区别要点区别要点 从头合成从头合成 细胞内进

22、行部位 胞液 线粒 体 酰基载体 ACP-SH COA-SH二碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型不同 D型 L型对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7种 4种能量需求或放出 消耗7ATP及14NADPH+H+ 产生129 1由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：3-3-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶NADH + H+磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油NAD+二、甘油的活化二、甘油的活化-3-3-磷酸甘油的生成磷酸甘油的生成2 2由脂肪分解形成的甘油由脂肪分解形成

23、的甘油甘油磷酸激酶甘油磷酸激酶甘油甘油ATP3-磷酸甘油磷酸甘油ADP磷酸甘油转磷酸甘油转酰基酶酰基酶 CoA R1COCoA 溶血磷脂酸溶血磷脂酸转酰基酶转酰基酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶Pi 脂酰脂酰CoA 转移酶转移酶 CoA R3COCoA PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 -

24、 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C-

25、-R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=1 1，2 2- -甘甘油油二二酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯三、三、 脂肪的

26、生物合成脂肪的生物合成第 十 章 脂脂 类类 代代 谢谢 第第 四四 节节类类 脂脂 代代 谢谢 v合成过程所需甘油二酯以合成过程所需甘油二酯以CDP-CDP-甘油二酯甘油二酯的的活性形式提供。活性形式提供。v磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和和心磷脂心磷脂通过通过此途径合成。此途径合成。 一、甘油磷脂的合成代谢一、甘油磷脂的合成代谢转胞苷酸酶转胞苷酸酶磷脂酰肌磷脂酰肌醇合成酶醇合成酶磷脂酰丝氨磷脂酰丝氨 酸合成酶酸合成酶心磷脂心磷脂合成酶合成酶CDP-甘油二酯合成途径2 2甘油二酯合成途径：甘油二酯合成途径：v合成过程中所需胆碱及乙醇胺以合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP-CDP-胆碱或胆碱或CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺的形式提供。的形式提供。v磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(PC)(PC)和和磷脂酰乙醇胺（磷脂酰乙醇胺（PEPE）通过此通过此代谢途径合成。代谢途径合成。 一、甘油磷脂的合成代谢一、甘油磷脂的合成代谢CH2OPOXR”CHOHOv甘油磷脂的分解靠存在于体内的各种磷脂酶将其甘油磷脂的分解靠存在于体内的