《生物化学》本科课件第25章+脂类的分解

1、第二十八章脂肪酸的分解代谢The hummingbirds tremendous capacity to store and use fatty acids enables it to make migratory journeys of remarkable distances. (Two Hummingbirds Lithograph; The Academy of Natural Sciences of Philadelphia/Corbis Images)脂肪的生理功能生物膜的结构组分：磷脂、糖脂糖蛋白的膜定位储能物质、燃料分子（氧化时每克可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质

2、氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。）信号传导：激素、胞内信使O=O=CH2O CR1R2COCHCH2O CR3O=R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同甚至完全不同， R2多是不饱和的。甘油三酯（triacylglycerol）非极性化合物无水状态存储甘油磷脂 CH R2 C CHPCH2P-XCR1X= H 磷脂酸 （PA） X= CH2 CH2 N+(CH3) 3磷脂酰胆碱X= CH2 CHNH2 磷脂酰丝氨酸COOHooooooCH2OO一、脂质的消化、吸收和传送（一）脂肪的消化和吸收 消化： 发生在脂质-水界面处 场所：胃、小肠上皮细胞 酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶

3、（辅脂酶）、 磷脂酶、 胆固醇脂酶小肠小肠上皮细胞脂肪或肌肉细胞血管信号作用、被LPL识别chylomicron particle 乳糜微粒胆固醇磷脂胆固醇酯三酰甘油酯将脂从小肠上皮细胞运到毛细血管中LPL 水解三酰甘油（二）脂 肪 的 水 解（脂肪的动员） （饥 饿等状况下） 脂肪酶为激素敏感 肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素 激活 胰岛素 抑制Glycolysis 脂肪 脂肪酶甘油+脂肪酸CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2-O -C-R3O=O=O= H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2OH HCOHCH2OHC

4、H2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶-磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。（三）甘 油 的 氧 化 分 解 与 转 化动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到 肝细胞中进行氧化分解。CH2OH HCOHCH2OH- ATPADP+Pi甘油激酶CH2OH HCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH +H+磷酸甘油脱氢酶CH2OH C=OCH2O-P-异构酶磷酸丙糖CHO CHOHCH2O-P-糖异生葡萄糖EMPCH3 C=OCOOH-乙酰COATCACO

5、2+H2O 糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖二、脂肪酸的氧化场所：线粒体基质（真核） 细胞溶胶 （原核）（一）脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞，在胞浆中被活化，形成脂酰CoA脂肪酸硫激酶脂酰腺苷酸无机焦磷酸酶水解 高能化合物（二）脂酰CoA转运入线粒体10碳以上的脂酰CoA不能透过线粒体内膜肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA载体脂酰肉碱转移酶脂酰肉碱转移酶（三）脂肪酸的氧化脂酰CoA在线粒体基质中进行氧化反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出1分子乙酰CoA 比原脂酰CoA少2个碳脂酰CoAababFranz Knoops labeli

6、ngExperiments (1904): fatty acids are degraded by oxidation at the Carbon. oxidation脂酰CoA脱氢氧化在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-羟脂酰CoA。再脱氢在-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱氢生成-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)-羟脂酰CoA的脱氢。硫解在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。

7、氧化柠檬酸循环电子传递黄素蛋白(四) 脂肪酸-氧化产生的能量软脂酸（16碳）经7次-氧化生成：8个乙酰CoA （10） 807分子FADH （1.5） 10.57分子NADH （2.5） 17.5活化消耗1分子ATP中两个高能磷酸键108个ATP106 个ATP脂肪酸-氧化的生理意义为机体提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA还可作为脂肪酸和某些AA的合成原料产生大量的水可供陆生动物对水的需要Unlike most hibernating species, the bear maintains a body temperature of between 32 and 35C, close to th

8、e normal (nonhibernating) level. Although expending about 25,000 kJ/day (6,000 kcal/day), the bear does not eat, drink, urinate, or defecate for months at a time.大灰熊在植物体内，脂肪酶主要存在脂体、油体以及乙醛酸循环体中。油料种子萌发时，脂肪酸-氧化就是在乙醛酸循环体内进行的。三、 Special Cases1. 不饱和脂肪酸的氧化场所：线粒体脂肪酸活化与转运同饱和脂肪酸（一）单不饱和脂肪酸 异构酶（二）多不饱和脂肪酸 异构酶、还原

9、酶油酰CoA3-顺-12 -烯酰CoA烯酰CoA异构酶2-反-12 -烯酰CoA单不饱和脂肪酸的分解烯酰CoA异构酶烯酰CoA还原酶多不饱和脂肪酸的分解 2奇数碳原子脂肪酸氧化丙酰CoA羧化酶生物素D-甲基丙二酰CoA消旋酶甲基丙二酰CoA变位酶辅酶B12奇数碳原子FA的氧化脂酰CoA脱氢酶不能作用丙酰CoA丙酰CoA+ATP+CO2 甲基丙二酸单酰CoA+ADP+Pi丙酰CoA羧化酶生物素甲基丙二酸单酰CoA变位酶琥珀酰CoA，进入TCAVB12丙酸代谢的一条途径丙酸的来源反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸某些氨基酸降解（如Val Ile）产生丙酸脂肪酸的降解 所以丙酸代谢非常重要 脂酰

10、CoA脱氢酶烯酰CoA水合酶羟脂酰CoA脱氢酶酮脂酰CoA硫解酶不同生物脂肪酸氧化的差异异构酶多功能蛋白(四)脂肪酸的氧化植烷酸降植烷酸位甲基取代-氧化位阻羟化酶丙酰CoA植烷酸是膳食中的一个重要的组成成分（反刍动物脂肪）脂肪酸-氧化FA的-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸-羟基酸进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸（该脂肪酸再进行正常的b氧化）对于人类，缺乏-氧化作用系统，即造成体内植烷酸的积累，会导致外周神经炎类型的运动失调及视网膜等症状。在植物种子萌发时，脂肪酸也经-氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。（五）脂肪酸的氧化（罕见）中长链脂肪酸乙酰CoA-氧化（鼠肝微粒体中）中长链FA碳链末端

11、（）碳原子先被氧化形成二羧酸（内质网）二羧酸进入线粒体从分子任何一端进行-氧化最后生成的琥珀酰CoA可直接进入TCA（一） 乙 酰 CoA 的 可 能 去 路TCA CO2+H2O+能量作为类固醇的前体，生产胆固醇。脂肪酸合成的原料在动物肝中可能转化产生乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮（酮体）。四、酮体代谢（二）肝脏中酮体的形成1.在动物肝线粒体内乙酰CoA可进入酮体的合成（正常代谢，其中丙酮生成量很小，生成后即被吸收，乙酰乙酸、D-羟丁酸则经血流进入肝外组织，在那里被氧化）2.草酰乙酸决定乙酰CoA的去路。特殊状态下（肌饿，糖尿病），草酰乙酸离开柠檬酸循环，参与糖异生，因此供给不够，糖代谢受阻。乙

12、酰CoA进入酮体合成途径。丙酮乙酰乙酸D-羟丁酸D-羟丁酸乙酰乙酸丙酮（三）酮体在肝外组织中的利用酮体在肝脏中形成但肝脏没有乙酰乙酸-琥珀酰CoA转移酶酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环在肝外组织进行氧化 肝内生成和肝外利用是肝脏输出能源的形式为酸性物质，累积产生酸中毒，破坏机体水盐代谢平衡严重饥饿和未经治疗的糖尿病人体内可产生大量的酮体，血液中出现大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出现的乙酰乙酸和羟丁酸是酸性物质，使血液pH降低，发生“酸中毒”，另外，尿中酮体显著升高，称为“酮病”。五、磷脂的代谢X磷脂的降解 CHR2 C CHPCH2P-XCR1ooooooCH2OO磷脂酶A1磷脂酶A2磷

13、脂酶C磷脂酶D磷脂水解后，最后的产物脂肪酸进入b-氧化途径，甘油和磷酸则进入糖代谢。六、鞘脂类代谢鞘氨醇神经酰胺神经酰胺主要由神经酰胺酶分解为脂肪酸和长链碱。鞘糖脂的分解代谢发生在溶酶体中，胆固醇经过氧化，成为右边所列生物活性物质。雄激素雌二醇七、甾醇代谢肾上腺皮质激素醛固酮脱氢皮质醇强的松胆固醇不被降解、氧化为CO2和H2O进入肠道的胆固醇胆汁酸盐粪固醇转化成7-脱氢胆固醇 VD3组织中生成胆固醇酯LDL/HDL核心组分 肾上腺皮质激素，性激素八、脂肪酸分解代谢的调节（一）脂肪酸进入线粒体的调控 脂肪酸在细胞溶胶中形成脂酰CoA,脂酰CoA要进 入线粒体需要先转化为脂酰肉碱。因此，肉碱酰基转

14、移酶调控脂酰CoA进入线粒体。 另外，肉碱运送载体也是关键的运载蛋白。 上述蛋白都提供了可能的调控位点，但是，主要的调控位点是肉碱酰基转移酶。肉碱酰基转移酶强烈地受丙二酰CoA的抑制。当丙二酰CoA处于高水平时，有利于脂肪酸合成，抑制脂肪酸分解。（二）心脏中脂肪酸氧化的调节心脏中脂质合成很少存在，而脂肪酸氧化是心脏的主要能源，如果心脏用能减少，柠檬酸循环和氧化磷酸化的活动减弱，则导致乙酰CoA和NADH的积累。线粒体中乙酰CoA水平升高会抑制硫解酶活性也就抑制b氧化。（三）激素的调节：在脂肪酸分解代谢的调节中，有两个重要的激素：肾上腺素和胰高血糖素。它们都促进脂水解。主要的机理是激素促进cAMP的升高，从而激活cAMP依赖的PK，而后者可通过磷酸化激活三酰甘油脂肪酶，从而加速脂肪组织中的脂解作用。另外，PK也通过磷酸化