第七章 脂类代谢

本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。脂类代谢脂类概述1.概念

脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在于自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构、理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。贮藏物质/能量物质

脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。提供给机体必需脂成分（1）必需脂肪酸亚油酸18碳脂肪酸，含两个不饱和键；亚麻酸18碳脂肪酸，含三个不饱和键；花生四烯酸20碳脂肪酸，含四个不饱和键；脂肪酸的写法：先写碳原子数目，再写双键数目，最后标出双键位置如：软脂酸16：0油酸18：1（9）或18：1△9亚油酸18：2△9，12（2）生物活性物质激素、胆固醇、维生素等。脂类的功能生物体结构物质（1）作为细胞膜的主要成分几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。（2）保护作用脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。用作药物卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。生物体内的脂类脂类单纯脂类复合脂类非皂化脂类酰基甘油酯蜡磷脂糖脂、硫脂萜类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸单纯脂类

1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类(2)蜡（1）酰基甘油酯酰基甘油酯COR1COR2COR3复合脂类1.概念2.种类复合脂是指除脂肪酸与醇组成的酯外,分子内还含有其它成分的脂类。(1)磷脂(2)糖脂和硫脂磷脂酰胆碱

磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油几种糖脂和硫酯2,3-双酰基-1--D-吡喃-D-甘油6-亚硫酸-6-脱氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油非皂化脂类1.概念2.种类

即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇）（2）萜类化合物脂肪的酶促水解一、脂类的酶促水解

甘油的转化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶脂肪酸的分解代谢β-氧化作用α-氧化作用ω-氧化作用CH3-(CH2)n-

CH2-

CH2-COOHβ-氧化作用的概念及试验证据概念

脂肪酸在体内氧化时在羧基端的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，既乙酰CoA，该过程称作β-氧化。脂肪酸的活化和转运

a、脂肪酸的活化OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的运转肉毒碱的作用脂酸的活化在胞液中进行，而催化脂酸氧化的酶系存在于线粒体的基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。实验证明，长链脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜。它进入线粒体需肉毒碱的转运。长链脂酰CoA进入线粒体的机制β-氧化的主要生化反应酯酰CoA脱氢酶脂酰CoA

ＯRCH2CH2C-SCoAＯRCH=CH-C-SCoAβ-烯脂酰CoAOR-C~ScoA脂酰CoAOCH3C~SCoA乙酰CoA||||+△2-烯酰CoA水化酶

β-羟脂酰CoA脱氢酶

硫解酶H2OCoASHNAD+NADHFADFADH2

OHORCHCH2C~ScoAβ-羟脂酰CoA||OORCCH2C-SCoAβ-酮酯酰CoA||β-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2

-

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||β-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：131–2=129ATP例：软脂酸7次β-氧化8

乙酰CoACH3(CH2)14COOH7

NADH7

FADH212ATP

3ATP2ATP96ATP21ATP14ATP131ATP油酰基的β氧化作用油酰基CoA（18：19）CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoAOHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoAH6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C=CH-CO-CoAHH2-反-十二碳烯酰CoAβ-氧化，三次循环烯酯酰CoA异构酶烯酯酰CoA水化酶再开始β-氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2-

CO-CoA3-顺-十二碳烯酯酰CoA

HH不饱和脂肪酸的氧化

奇数碳链脂肪酸的氧化

琥珀酰辅酶A可进入三羧酸循环被氧化。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。ATP、CoASH丙酸的代谢甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoA硫激酶羧化酶变位酶三羧酸循环ATP、CO2

生物素CoB12牛及其他反刍动物的瘤胃中通过糖的发酵作用生成大量的丙酸，这些丙酸盐吸收入血后可在肝脏及其他组织进行氧化。脂肪酸的α-氧化作用

脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化作用。RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物PEP羧激酶磷酸甘油脱氢酶甘油激酶酮体的代谢

脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环，然而在肝细胞中乙酰CoA还可形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，这是因为肝具有活性较强的合成酮体的酶系，而又缺乏利用酮体的酶系。酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶CoASH肝细胞线粒体中酮体的分解乙酰乙酰CoA硫解酶转移酶琥珀酰CoACoASH--氧化乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2--羟丁酸琥珀酸肝是生成酮体的器官，但不能利用酮体；肝外组织不能生成酮体，却可以利用酮体。丙酮2-氧丙醇甲基乙二醛（丙酮醛）丙烷1，2-二醇丙酮酸葡萄糖乳酸甲酸+乙酸丙酮单加氧酶软脂酸的从头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。脂肪酸从头合成的生化历程b、缩合c、还原d、脱水a、丙二酸单酰ACP的形成

OR-C~SACP

OCH3C~SACP||+||e、还原

OHOR-CH-CH2C~SACP

OOR-C-CH2-

C~SACP

ＯR-CH=CH-C-SACP

||

ＯR-CH-

CH2-

C-SACP||乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转苹果酸酶柠檬酸合成酶丙二酸单酰ACP的形成：||

OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoA

OCH3C-S~CoA

乙酰CoA

||+ATPHCO3-ADP+Pi||

OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPCoA乙酰CoA

羧化酶生物素转酰酶酰基载体蛋白（ACP）乙酰CoA羧化酶为别构酶，当缺乏别构剂柠檬酸时，即无活性。只有别构部位结合柠檬酸后，才有活性。胞液中柠檬酸浓度是脂肪酸合成的最重要的调节物。软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH

OCH3C-S||SHNADP+NADPHHSCoA乙酰~SCoA①丙二酸单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH2OCO2软脂酸H2O进位链的延伸水解

OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH①乙酰CoA:ACP转移酶丙二酸单酰CoA:ACP转移酶③β-酮脂酰-ACP合酶④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶硫酯酶将乙酰基转移到脱羧后的丙二酰残基中的次甲基上形成乙酰乙酰-ACP生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长，一是线粒体中的延长酶系，另一个是粗糙内质网中的延长酶系。线粒体脂肪酸延长酶系

以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。延长短链脂肪酸，其过程是β-氧化逆过程。脂肪酸碳链的延长β-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2

-

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||内质网脂肪酸延长酶系

延长饱和或不饱和长链脂肪酸，用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同，只是脂酰基的载体是CoA，而不是ACP。脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位动物植物线粒体内质网叶绿体、前质体内质网加入的一碳单位酯酰基载体电子供体乙酰CoA丙二酸单酰CoA丙二酸单酰CoACoACoAACPNAD(P)HNADPHNADPH不明确不饱和脂肪酸的合成

不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸（16C，一个不饱和键）、油酸（18C，一个不饱和键）、亚油酸（18C，两个不饱和键）、亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及花生四烯酸（20C，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内没有△9以上的去饱和酶。不饱和脂肪酸的合成(1)需氧途径（2）厌氧途径

是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、-羟葵酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-烯葵酰-ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸。NADPH+H+NADP+FAD2Fe去饱和酶RCH2-CH2-RCH＝CH-2e2e2e2eO2+4H+2H2O4e（黄素蛋白）动：细胞色素b5zh植：铁硫蛋白甘油-

a-磷酸的生物合成合成脂肪所需的甘油-a-磷酸可由糖酵解产生的二羟丙酮磷酸还原而成，亦可由脂肪动员产生的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作用而成。三酰甘油的生物合成磷酸甘油酯酰转