第十一章脂代谢

第十一章脂代谢第一部分：概述脂类（lipids）泛指不溶于水，易溶于有机溶剂的各类生物分子。脂类都含有碳、氢、氧元素，有的还含有氮和磷。脂类所包括的物质范围很广，结构差异也大。他们的共同特征是以长链或稠环脂肪烃分子为母体。脂类分子中没有极性基团的称为非极性脂；有极性基团的称为极性脂。极性脂的主体是脂溶性的，其中的部分结构是水溶性的。脂肪上式中R1、R2及R3是脂肪酸的烃链（脂酸），若相同则称单纯甘油酯；若不同则称为混合甘油酯。在天然脂肪酸的碳链中，C原子的数目大多数是双数的，大多数含16个或18个C原子。三酰甘油生物体含有的脂类基本上分为脂肪（中性脂肪）和类脂两类，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。脂类的生物功能和糖类相似。

①

是在体内氧化放能，供给机体利用。

②生物体对外界环境的屏障，防止机体热量的散失。

③是许多组织和器官的保护层。

④帮助食物中脂溶性维生素（A、D、E、K）的吸收。

⑤生物体内不可缺少的组成成分。

⑥一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质。1

脂类的酶促水解(消化)脂肪酶能逐渐水解脂肪产生脂肪酸和甘油。2、生物体内存在着对磷脂分子的不同部位进行水解的磷脂酶。

3、胆固醇酯可在胆固醇酯作用下水解生成胆固醇和脂肪酸。3.吸收水解产物经胆汁乳化，被动扩散进入肠粘膜细胞，在光滑内质网重新酯化，形成前乳糜微粒，进入高尔基体糖化，加磷脂和胆固醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液。甘油和小分子脂肪酸（12个碳以下）可直接进入门静脉血液。4.转运甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋白转运。在脂蛋白中，疏水脂类构成核心，外面围绕着极性脂和载脂蛋白，以增加溶解度。脂蛋白主要有7种，由肝脏和小肠合成，可使疏水脂类溶解，定向转运到特异组织。第二部分：脂肪的分解代谢1.甘油的氧化甘油的氧化是先经过甘油磷酸激酶及ATP的作用变成甘油-α-磷酸。甘油-α-磷酸，变成二羟丙酮磷酸。二羟丙酮磷酸可以循酵解过程变成丙酮酸，再进入三羧酸循环氧化。葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮糖酵解概要3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸糖酵解概要2.饱和偶碳脂肪酸的β-氧化作用Knoop发现动物体在进行脂肪酸降解时，是逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，而不是一个一个地拆除，因此提出脂肪酸的β-氧化学说2.1

β-氧化的反应过程脂肪酸的激活：在胞浆中氧化水化氧化硫解两类活化脂肪酸的酶：（1）内质网脂酰辅酶A合成酶（硫激酶），可活化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸，（2）线粒体脂酰辅酶A，可活化具有4-10个碳原子的中链或短链脂肪酸。A.脂肪酸的激活B.氧化C.水化D.氧化E.硫解此碳链较短的脂酰辅酶A又经过脱氢、加水、脱氢及硫脂解等反应，生成乙酰辅酶A。如此重复进行，一分子脂肪酸终于变成许多分子乙酰辅酶A。乙酰辅酶A可以进入三羧酸循环氧化成CO2及H20），也可以参加其他合成代谢。脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗1个ATP分子的二个高能键，其活化的脂酰CoA合成酶在线粒体外。脂酰CoA合成酶在线粒体外活化的长链脂酰辅酶A需经肉碱携带，在肉碱转移催化下进入线粒体氧化。所有脂肪酸β-氧化的酶都是线粒体酶。β-氧化包括氧化、水化、氧化、硫解4个重复步骤。脂肪酸β-氧化作用的要点动物体内催化β-氧化的酶分布于线粒体基质中，而长链脂酸的激活在线粒体外进行。所以产生的脂酰辅酶A不能进入线粒体内部。可通过肉毒碱通过线粒体内膜。2.2

肉毒碱的作用2.3偶碳脂肪酸β-氧化过程中的能量贮存脂肪酸β-氧化后形成乙酰CoA进入三羧酸循环，最后形成CO2和H2O。以软脂酰CoA（C15H31COSCoA）为例，经过7次上述的β-氧化循环，即可将软脂酰CoA转变为8个分子的乙酰CoA。软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经过7次β-氧化生成7个FADH2、7个NADH和8个乙酰辅酶A，后者又可参加三羧酸循环彻底氧化。7molFADH2和7molNADH可提供：2×7+3×7=35molATP。8mol乙酰辅酶A彻底氧化则可生成：12×8=96molATP。软脂酸转化为软脂酰CoA消耗1分子ATP中的两个高能磷酸键：

每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成35+96-2=129molATP。如用热量计直接测定1mol软脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水时，可释放出能量9790.56kJ。由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量有30.54×129÷9790.56×100%=40%，以ATP的形式贮存起来。3.1、单不饱和脂肪酸的氧化如油酸是18个碳一烯酸：先经三次β-氧化循环3.不饱和脂肪酸的氧化Δ3顺烯脂酰辅酶A不能被烯脂酰辅酶A水化酶作用。需要Δ3顺-Δ2反烯脂酰辅酶A异构酶。

因此油酸完全氧化生成9个乙酰CoA。多不饱和脂肪酸氧化还需要差向酶参加。3.2、多不饱和脂肪酸的氧化含奇数碳原子的脂肪酸依偶数碳原子脂肪酸相同的方式进行氧化，但在氧化降解的最后一轮，产物是丙酰辅酶A和乙酰辅酶A。4.

脂肪酸氧化的其他途径4.1

奇数碳链脂肪酸的氧化在许多植物，海洋生物，石油酵母中存在奇数碳脂肪酸。丙酰CoA的出路：

①转化成琥珀酰CoA，从而进入三羧酸循环，继续进行代谢。

②丙酰辅酰A代谢还可通过β-羟丙酸支路进行，最终形成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。于植物种子、植物叶子组织中、脑和肝细胞中发现。仅游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，产物既可以是D-α-羟基脂肪酸，也可以是含少一个碳原子的脂肪酸。4.2

脂肪酸的α-氧化动物体内贮存的多是碳原子数在12个以上的脂肪酸，这些脂肪酸可进行β-氧化，不产生二羧酸。但机体内也存在有少量的十二碳以下的脂肪酸，如碳的癸酸和十一碳酸，这些酸通过ω-氧化途径进行氧化降解。4.3脂肪酸的ω-氧化途径ω-氧化涉及末端甲基的羟基化，形成一级醇，并继而氧化，成醛再转化成羧酸等步骤。

5.酮体的代谢在肝外组织中，乙酰辅酶A可通过TCA循环，生成CO2和H2O。当脂肪酸氧化产生的乙酰CoA的量超过TCA的能力时，多余的乙酰CoA则用来形成酮体（Ketonebodies）。酮体主要指的是β-羟丁酸（β-hydroxybutyrate）、乙酰乙酸（acetoacetate）和丙酮酸（acetone）。

在肝脏中由乙酰CoA合成的燃料分子（β羟基丁酸、乙酰乙酸和丙酮）。在饥饿期间酮体是包括脑在内的许多组织的燃料，酮体过多将导致中毒5.1

酮体的合成途径（1）乙酰乙酸的生成（2）D—β羟丁酸的生成(3）丙酮的生成酮体在肝脏中产生，但肝脏不能分解酮体，酮体的分解在肝外组织中进行。（1）β-羟丁酸的代谢

在肝脏中形成的乙酰乙酸和β-羟丁酸进入血液循环后送至肝外组织，主要在心脏、肾脏、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化。β-羟丁酸首先氧化成乙酰乙酸。5.2

酮体的分解在心肌、骨肌、肾、肾上腺组织中：琥珀酰CoA可能是α-酮戊二酸氧化脱羧作用的中间产物，也可能由琥珀酸、ATP与辅酶A构成。（2）乙酰乙酸的代谢最后：在骨骼肌、心及肾等组织中：丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺部呼出。丙酮在体内也可转变成丙酮酸和甲酰基及乙酰基，丙酮酸可以进入TCA循环，也可以合成糖原。说明：肝脏氧化脂肪酸时可产生酮体，但不能利用酮体，而肝外组织不产生酮体，却能氧化由肝脏生成的酮体。这样肝脏把碳链很长的脂肪酸分裂成分子较小，易被其他组织用以供能的酮体，为肝外组织提供可利用的能源。（3）丙酮的代谢肝内生成的酮体超过了肝外组织所能利用的限度，血中酮体即堆积起来，临床上称为“酮血症”。患者随尿排出大量酮体，即“酮尿症”。乙酰乙酸和β-羟丁酸是酸性物质，体内积存过多，便会影响血液酸碱度，造成“酸中毒”。酮体成为乙酰CoA的主要产物。5.3

酮体和酮血症、酮尿症第三部分：脂肪的合成代谢1.脂肪的合成脂酰辅酶A和甘油-α-磷酸可以酶促缩合生成磷脂酸。动物组织：1.1．途径一1.2．途径二脂肪的合成：植物和微生物体内脂肪的生成合成途径与动物相似。

2.甘油-α-磷酸的生物合成2.1可由糖酵解产生的二羟丙酮磷酸还原而成2.2可由脂肪水解产生的甘油生成3

脂肪酸的生物合成脂肪酸的氧化在细胞的线粒体中进行，而脂肪酸的合成主要在胞浆中进行，在线粒体和“微粒体”中也可以进行，前者与后者的机制有明显不同。碳源主要来自乙酰CoA,乙酰CoA来自糖酵解的丙酮酸的氧化脱羧，长链脂肪酸的β-氧化作用及某些氨基酸的分解代谢。在生物体内先合成饱和脂肪酸，然后由饱和脂肪酸转变为不饱和脂肪酸（1）乙酰辅酶A的转运柠檬酸可把柠檬酸看成携带乙酰基团出线粒体的运输形式。细胞质中含有一种合成脂肪酸的重要体系，它含有可溶性酶系，可以在ATP、NADPH、Mg2+、Mn2+及CO2存在下催化乙酰辅酶A合成脂肪酸。乙酰CoA羧化酶为别构酶，柠檬酸为别构激活剂。胞液中柠檬酸浓度是脂肪酸合成的最重要的调节物。该步反应是脂酸合成的限速步骤。（2）丙二酰辅酶的生成丙二酸单酰CoA生物素羧化酶生物素羧基载体蛋白羧基转移酶丙二酸单酰CoA丙二酰基及乙酰基均在转酰酶作用下从辅酶A转移到酰基载体蛋白（ACP）上。大肠杆菌的ACP是由77个氨基酸所构成的蛋白质。脂肪酸的合成是在脂肪酸合成酶复合体的作用下完成的,它们和酰基载体蛋白结合在一起。有7种蛋白，以脂酰基载体蛋白为中心，中间产物以共价键与其相连。载体蛋白含巯基，与辅酶A类似，可由辅酶A合成（3）丙二酰基及乙酰基转移至酰基载体蛋白（ACP）（4）缩合（5）还原碳酸氢根只起催化作用，羧化时储存能量，缩合时放出，推动反应进行。（6）脱水（7）还原此丁酰ACP（C4片段）乃脂肪酸合成的第一轮产物，通过这一轮反应，延长了两个碳原子，依上述过程一轮一轮反应可生成软脂酸。软脂酸是大多数有机体脂肪酸合成酶系的终产物。软脂酸的从头合成途径可总结如下式从丁酰基转移到β-酮脂酰ACP合成酶上开始。7次循环后生成软脂酰ACP，可被硫酯酶水解，或转移到辅酶A上，或直接形成磷脂酸。β-酮脂酰ACP合成酶只能接受14碳酰基，并受软脂酰辅酶A反馈抑制，所以只能合成软脂酸。4

线粒体（或“微粒体”）中的合成线粒体内：微粒体系统：利用乙酰辅酶A加长碳链，NADH/NADPH供质子。中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以脂酰载体蛋白作为核心的多酶复合体系。5

不饱和脂肪酸的合成说明：亚油酸和亚麻酸是必需脂肪酸。花生四烯酸只能从亚油酸转化而来，它是绝大多数前列腺素及血栓素的前体物质。

1.短期调控：