生物化学-第八章脂代谢

第八章脂代谢METABOLISM

OF

LIPIDS脂类概念：是脂肪和类脂的总称，是动物和植物体的重要组成成分。脂类的共同特性：可用非极性溶剂从细胞组织中提取出来。脂类分类：磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂脂肪

真脂或中性脂肪（甘油三酯）卵磷脂蜡类脂脑磷脂脂类脂类的分布：脂肪：主要分布在脂肪组织，皮下、大网膜、肠系膜等处的“脂库”。占成年男性体重的10-20%。类脂：神经系统最多。含量相对稳定，为固定脂。占体重的5%。脂类的生理功能：①储能/供能②提供给机体必需脂成分必需脂肪酸：亚油酸

18：2Δ9,12亚麻酸

18：2Δ9,12,15花生四烯酸20：4Δ5,8,11,14生物活性物质：

激素、维生素等③生物膜的主要成分。④促进脂溶性维生素的吸收。⑤保护作用第一节脂类的消化和吸收一、脂类的消化1.脂肪的酶促水解2.磷脂（phospholipid）的酶促水解脑磷脂卵磷脂CH2OR2－C－OCHOOOHP－O－

X磷脂酶A2磷脂酶A1磷脂酶C磷脂酶DCH2O－C

－

R1O磷脂酶（phospholipase

PL）二、脂类的吸收甘油、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂、脂溶性维生素等可与胆汁盐

成混合微团（20nm），被肠粘膜细胞吸收。吸收的脂类，在上皮细胞中重新

三酰甘油，结合上载脂蛋白、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（chylomicrons

CM），经

胞吐排至细胞外，

到血液。第二节

脂肪酸的氧化一、β-氧化学说1904年Franz

Knoop提出1.β-氧化（

β-oxidation）概念：脂肪酸氧化时首先在其羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA。2.

实验

：Knoop用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。-CH2-(CH2)2n+1-

COOH-CH2-(CH2)2n-

COOH-COOH

（苯甲酸）-CH2COOH

（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：结论：脂肪酸的氧化是从羧基端β-碳原子开始，每次分解出一个二碳片断。二、脂肪酸的活化部位：细胞质脂酰CoA

酶催化，分两步进行：RCOOH+ATPRCO-AMP+HS-CoARCO-AMP+PPiRCOS~CoA+AMP焦磷酸酶：PPi→

2Pi总反应式：RCOOH+HS-CoA+ATP

→

RCOS~CoA+AMP+2Pi注意：消耗了2个高能键，相当于消耗了2个ATP。三、脂酰CoA转运由胞质

→

线粒体膜内基质载体：肉毒碱（carnitine）肉毒碱（L--羟-

-三甲氨基丁酸）膜间隙(外)肉毒碱肉毒碱肉毒碱肉毒碱基质(内)肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶Ⅱ线粒体肉毒碱四、β-氧化过程部位：线粒体基质；步骤：4个（1）脱氢FADFADH2H

O

RCH2C

C

C

SCoAH脂酰CoA脱氢酶SCoAORCH2CH2CH2C脂酰CoA△2-反式烯脂酰CoA（2）加水（水合反应）RCH2CHH

OC

C

SCoA2OH

ORCH

CH

CH

C

SCoAH2O烯脂酰CoA水合酶△2-反式烯脂酰CoAL-(+)-β-羟脂酰CoA（3）再脱氢RCH2SCoAOH

OCH

CH

CRCH2OC

CH

C

SCoAONAD+NADH

+

H+L-(+)-β-羟脂酰CoAβ-酮脂酰CoA羟脂酰CoA脱氢酶（4）硫解SCoAO

ORCH2

C

CH

CCoASHO

ORCH2C

SCoA

+

CH3C

SCoA硫解酶β-酮脂酰CoA脂酰CoA

乙酰CoA脂肪酸氧化总结：①仅1次活化，消耗1个ATP的2个高能键。②脂酰CoA由肉碱携带进入线粒体。③β-氧化包括脱氢、水合、脱氢、硫解4个重复步骤。④β-氧化每循环一次：2次脱氢，1分子FADH2、1分子NADH生成：1分子乙酰-CoA和少2个C原子的脂酰CoA。氧化的反应历程FADFADH2NAD

+NADH脂酰CoAβ-烯脂酰CoA

水化酶RCHOHCH2CO~SCoAβ-羟脂酰CoA

脱氢酶RCOCH2CO-SCoAβ-酮酯酰CoA

硫解酶RCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA

脱氢酶RCH=CH-CO-SCoAR-CO~ScoA

+CH3CO~SCoA

乙酰CoAH2OCoASHTCA乙酰CoAATP2H

0呼吸链2H

0呼吸链乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA思考：1分子硬脂酸完全氧化生成多少个ATP?⑤软脂酸完全氧化的能量生成(16C)消耗：

FA活化产生：

7

FADH2NADH+H+乙酰CoA106-

21.5

×

7

=

10.52.5

×7

=

17.510

×8

=

80净生成ATP：五、不饱和脂肪酸的氧化氧化特点：①天然不饱和脂肪酸中双键为顺式（饱和脂肪酸β-氧化中间产物的双键为反式）。②多一个双键，氧化时就少生成1分子FADH2，即少生成1.5

分子ATP。六、奇数碳脂肪酸氧化奇数碳脂肪酸经多次的β-氧化，最后将产生丙酰CoA，丙酰CoA代谢途径：异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸缬氨酸奇数碳脂酸胆固醇侧链-OOCCH3CHCO~SCoA丙酰

CoA D-甲基丙二酰

CoA羧化酶(ATP，生物素)CO2CH3CH2CO~SCoA消旋酶L-甲基丙二酰

CoA变位酶辅酶B12-OOCH2CH2CH2CO~SCoA琥珀酰CoA丙酰CoA

的代谢七、脂肪酸的α-氧化和ω-氧化一般了解，！第三节

的代谢（ketone

body）：脂肪酸在肝脏中经-氧化生成的乙酰CoA在酶的催化下转变成的三种中间代谢物的总称。包括：乙酰乙酸（acetoacetate）

-羟丁酸（

-hydroxybutyrate）（acetone）一、

的生成部位：肝线粒体三原料：乙酰CoA反应：3分子乙酰CoA缩合，裂解出种物质限速酶：HMG-CoA

酶（1）乙酰CoA→乙酰乙酰CoA由乙酰CoA酰基转移酶（硫解酶）催化：硫解酶（2）乙酰乙酰CoA+乙酰CoA→β-羟-β-甲基戊二酰CoA，由β-羟-β-甲戊二酰CoA酶（HMG-CoA

酶）催化：HMG-CoA酶（3）β-羟-β

-甲戊二酰CoA→乙酰乙酸+乙酰CoA，由β-羟-β-甲戊二酰CoA裂解酶催化：HMG-CoA裂解酶（5）乙酰乙酸→乙酰乙酸脱羧酶催化：脱羧酶（4）乙酰乙酸→D-β-羟丁酸由D-β-羟丁酸脱氢酶催化：硫解酶2CH

COSCoA3乙酰CoA3

2CH

COCH

COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3-羟--甲基戊二酸

CoA（HMG-CoA）HMG-CoA裂解酶HMG-CoA酶CH3COSCoACoASH3

2CH

COCH

COOH2CH3CHOHCH

COOH乙酰乙酸--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASH酮体的生成二、 的氧化液运到肝外组织（肾、心肌、脑等），作为它们的能源。分解成乙酰CoA，进在肝外组织，入TCA循环。的氧化--羟丁酸脱氢酶NAD+NADH+H+乙酰乙酸琥珀酰CoA琥珀酸乙酰乙酰CoA硫解酶CoASH乙酰CoAβ-酮脂酰CoA转移酶三、 生成的生理意义①

是肝输出能量的

式。②大脑不能氧化脂肪酸，却能利用。时，脂肪动员加强，③长期饥饿和生成增多。酮血症、酮尿症。第四节

甘油的氧化甘油的去路：EMP或糖异生思考题：1分子甘油完全氧化，净的ATP数量是多少？第五节

脂肪酸的生物场所：肝脏、脂肪组织、乳腺一、软脂酸的生物原料：乙酰CoA能源：ATP、NADPH部位：细胞质（一）乙酰CoA的转运乙酰CoA

粒体基质产生，不能穿过线粒体内膜到达胞质。乙酰CoA通过一穿梭机制—三羧酸转运体系（tricarboxylate

transport

system）来转运：苹果酸苹果酸酶乙酰CoA穿梭中，在胞液中产生的NADPH可用于脂肪酸

中所需要的还原力。（二）乙酰CoA的羧化的起始：乙酰CoA羧化生成的丙二酰CoA（malonyl

CoA）：+

HCO

-

+

ATP3乙酰CoA羧化酶HOOC-CH2CO~SCoA丙二酰CoA+

ADP

+PiCH3CO~SCoA乙酰CoAMn

+、生物素2（三）NADPH的来源HMP三羧酸转运体系，转运1分子乙酰CoA，生成1个NADPH。（四）脂肪酸合酶E.coli

和植物：多酶体系，七种多肽链的聚合体，1条是ACP，其余6条是酶。高等动物：多功能酶，一条多肽链，8个功能区（1个ACP，7个酶），二聚体结构。酰基载体蛋白（acyl

carrier

protein

ACP-SH）结构：77AA（

E.coli）+4-P泛酰巯基乙胺（辅基），辅基的磷酸基与蛋白Ser-OH相连。作用：ACP通过-SH与脂酰基形成硫酯键，靠摆臂摆动使脂酰基从一个酶转移到另一个酶的活性部位，从而完成反应。H

H HO

CH3

OHS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-Ser-ACPO-O O

HCH34′-磷酸泛酰巯基乙胺（五）软脂酸

过程1.

启动（priming）

两步进行：CH3CO-S-CoA

+

HS-ACP乙酰CoACH3CO-S-ACP

+

CoA-SH乙酰ACP①

乙酰CoA的乙酰基转至ACP上：乙酰CoA:ACP转移酶②乙酰基从ACP转至酮酰-ACP合酶的SH上：CH3CO-S-ACP

+

HS-合酶

CH3CO-S-合酶

+

HS-ACP乙酰ACP2.装载（loading）HOOC-

CH2CO-S-CoA

+HS-ACP丙二酰CoAHOOC-CH2CO-S-ACP

+CoA-SH丙二酰ACP3.缩合（condensation）CH3CO-S-合酶+HOOC-CH2CO-S-ACPO

O丙二酰CoA:ACP转移酶β-酮脂酰ACP酶CH3-C-CH2-C-S-ACP +HS-合酶+CO2乙酰乙酰ACP（

β-酮

ACP

）4.还原（reduction）O

OCH3-C-CH2-C-S-ACP +

NADPH

+

H+OH

OCH3-CH-CH2-C-S-ACP

+

NADP+乙酰乙酰ACPβ-酮脂酰ACP还原酶D-β-羟

ACP5.脱水（dehydration）β-羟脂酰ACP脱水酶OH

OCH3-CH-CH2-C-S-ACPD-β-羟

ACPCH3-CH

=

CHCO-S-ACPα,β-反-丁烯酰ACPH2O6.再还原（reduction）烯酰ACP还原酶CH3-CH

=

CHCO-S-ACP

＋NADPH

+

H+CH3CH2CH2CO-S-ACP

＋NADP

+ACPα,β-反-丁烯酰ACPACP再进入第二循环的延伸，每一循环碳链增加2个碳原子。7.

（release）动物只能形成16C的软脂酰-ACP。软脂酰-ACP＋H2O软脂酸＋HS-ACP软脂酰ACP硫酯酶软脂酸

的总结：部位：

胞液原料；

乙酰CoA（丙二酰CoA）酶系：

脂肪酸

酶系限速酶：乙酰CoA羧化酶酰基载体：ACP-SH一次循环：缩合、加氢、脱水、加氢延长2C方向：

-CH3

-COOH供氢体：NADPH+H+终产物：软脂酸(16C)总反应式：

1

乙酰CoA +7丙二酰CoA

+14NADPH+14H+软脂酸+8CoASH+14NADP++6H2O+7CO2二、软脂酸碳链的延长线粒体延长酶系过程：β-氧化的逆反应2C供体：乙酰CoAH供体：NADPH内质网延长酶系过程：类似胞质2C供体：丙二酰CoAH供体：NADPH三、不饱和脂肪酸的人及多数动物，只能一个双键的单不饱和脂肪酸（△9），由脂酰CoA去饱和酶催化，内质网内完成：植物、微生物体内的单不饱和脂肪酸的第六节 脂肪的生物1.部位肝脏、脂肪组织及小肠粘膜细胞。脂酰CoA原料α-磷酸甘油过程：脂酰基转移酶脂酰基转移酶磷脂酸磷酸酶1-

甘油-3-磷酸甘油-3-磷酸脂酰基转移酶1,2-二酰甘油-3-磷酸1,2-二脂酰甘油三酰甘油第六节

磷脂的磷脂是分子中含磷酸的复合脂。磷脂分为：甘油磷脂（磷脂酰甘油）：生物膜主要组分。鞘氨醇磷脂：神经组织各种膜（如神经髓鞘）的主要结构脂之一。-XX=磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol)X=磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)X=磷脂酰胆碱(phosphatidylchiine)X=磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol

)双磷脂酰甘油(diphosphatidylglycerol)磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)X=X=几种甘油磷脂结构一、甘油磷脂（glycerophospholipid）的1.E.coli

中的三种甘油磷脂磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl

ethanolamine

PE）磷脂酰甘油（phosphatidyl

glycerol

PG)二磷脂酰甘油（diphosphatidyl

glycerol)过程CDP

-

二脂酰甘油是关键

。3-磷酸甘油磷脂酸CDP-二脂酰甘油磷脂酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷酸磷脂酰甘油2脂酰CoA转酰酶磷脂酸胞苷转移酶CTPPPi丝氨酸CMP磷脂酰丝氨酸合酶CO2脱羧酶3-磷酸甘油CMP磷脂酰甘油磷酸合酶Pi磷酸酶磷脂酰甘油甘油二磷脂酰甘油二磷脂酰甘油合酶2.真核生物中的真核生物的甘油磷脂：磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇CDP-OCH2CH2NH2