生物化学第四章脂类代谢

生物化学第四章脂类代谢第一页，共七十八页，2022年，8月28日第一节脂质的消化、吸收与转运第二节甘油脂类的氧化代谢第三节脂类的合成代谢第二页，共七十八页，2022年，8月28日第一节脂质的消化、吸收与转运一、脂质的消化二、脂质的吸收第三页，共七十八页，2022年，8月28日第四页，共七十八页，2022年，8月28日第五页，共七十八页，2022年，8月28日第六页，共七十八页，2022年，8月28日第七页，共七十八页，2022年，8月28日脂类的分类（一）脂类的分类：脂类按其是否能皂化，将其分为两大类：

皂化反应——油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合，得到高级脂肪酸的钠/钾盐和甘油的反应。这个反应是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。1、可皂化脂类：（1）简单脂类：只是由各种脂肪酸与醇所构成的酯。包括两大类：

甘油酯（也叫油脂）：第八页，共七十八页，2022年，8月28日第九页，共七十八页，2022年，8月28日蜡：主要成分是高级脂肪酸和高级一元醇所构成的酯，还含有少量游离高级脂肪酸、高级醇和烃。存在：存在于植物根、茎、叶、果实的表面，可防止水分的蒸发，防止细菌及某些药物的侵蚀；在动物—家畜家禽：水禽（鸭、鹅）的尾骶腺可分泌鲸蜡，分布在羽毛表面，有防水作用，鲸蜡：由十六醇和软脂酸所形成的酯。第十页，共七十八页，2022年，8月28日第十一页，共七十八页，2022年，8月28日第十二页，共七十八页，2022年，8月28日第十三页，共七十八页，2022年，8月28日第十四页，共七十八页，2022年，8月28日第十五页，共七十八页，2022年，8月28日第十六页，共七十八页，2022年，8月28日一、脂质的消化（一）单胃动物的消化与吸收1、口腔消化：幼龄动物的唾液脂肪酶，对乳脂有较好的消化作用，但此酶随年龄增加分泌减少，成年动物没有此酶。2、胃中消化：食肉动物胃中有脂肪酶，但对饲料中脂肪消化作用很弱，猪胃中也由此酶，仅对短、中链脂肪酸组成的脂肪有一定的消化作用。3、小肠消化：脂类消化的主要场所是在小肠中：（1）胰液中有多种水解脂类的酶：胰脂肪酶：甘油三酯甘油二酯+甘油一酯+游离脂肪酸+甘油磷脂酶：磷脂甘油磷酸+脂肪酸第十七页，共七十八页，2022年，8月28日甘油磷酸酶：甘油磷酸甘油+磷酸胆碱磷酸酶、胆胺磷酸酶、丝氨酸磷酶：

胆固醇酯胆固醇+脂肪酸4、大肠消化：与反刍动物瘤胃消化相似。5、吸收：部位小肠吸收形式：脂类是非极性的，不能与水混溶，必须先形成一种能溶于水的乳糜微粒，才能通过小肠微绒毛将其吸收。脂类水解产物通过异化扩散过程吸收。鸡的吸收过程不需要胆汁参加。甘油和中短链脂肪酸可以通过直接扩散进入小肠上皮细胞内。第十八页，共七十八页，2022年，8月28日第十九页，共七十八页，2022年，8月28日（二）反刍动物的消化与吸收1、口腔消化：幼龄反刍动物脂类消化同单胃动物。2、脂类在瘤胃中消化：瘤胃中脂类消化，实质上是微生物消化，从而导致脂类在量和质量发生明显变化：（1）使饲料中大量不饱和脂肪酸由于瘤胃微生物作用，变为饱和脂肪酸，必需脂肪酸减少。瘤胃微生物使饲粮中90%以上的含有多个不饱和双键的脂肪酸被氢化，使之变为饱和脂肪酸。氢化作用必须在脂类水解释放出不饱和脂肪酸后才能发生。（2）部分氢化的不饱和脂肪酸发生异构变化。（3）脂类中的甘油被大量转化为挥发性脂肪酸。（4）支链脂肪酸和奇数碳原子脂肪酸增加。第二十页，共七十八页，2022年，8月28日3、脂类在小肠的消化：进入十二指肠食糜中的脂类由脂肪酸、微生物脂类和未被瘤胃微生物消化的饲料脂肪。

由于甘油在瘤胃中被大量转化为挥发性脂肪酸，因而反刍家畜十二指肠中缺乏甘油一酯，消化过程形成的混合微粒构成与非反刍动物不同。成年反刍动物小肠中混合微粒由溶血性卵磷脂、脂肪酸和胆酸构成。未消化的饲料脂类在小肠中的消化与单胃动物相同。已消化的脂类在胆汁和胰液作用下形成乳糜微粒。反刍动物消化道对脂类的消化损失较小，加之微生物脂类的合成，因此进入十二直肠的脂肪酸总量可能大于摄入量。用绵羊饲喂高精饲粮，进入十二指肠的脂肪酸量是采饲脂肪酸的104%。第二十一页，共七十八页，2022年，8月28日4、瘤胃壁吸收：瘤胃中产生的短链脂肪酸由瘤胃壁吸收5、小肠吸收

呈酸性环境的空肠前段主要吸收混合乳糜微粒中的长链脂肪酸；中、后段空肠主要吸收混合乳糜微粒中的其他脂肪酸；链长小于或等于14个碳原子的脂肪酸可不形成混合乳糜微粒而直接被吸收。

溶血磷脂酰胆碱也在中、后段空肠被吸收，胰液分泌不足时，磷脂酰胆碱可能在回肠吸收积累。第二十二页，共七十八页，2022年，8月28日第二十三页，共七十八页，2022年，8月28日第二十四页，共七十八页，2022年，8月28日二、脂质的吸收脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸（6～10C）及短链脂酸（2～4C）构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团，被肠粘膜细胞吸收。第二十五页，共七十八页，2022年，8月28日第二十六页，共七十八页，2022年，8月28日第二十七页，共七十八页，2022年，8月28日第二节甘油脂类的氧化代谢一、甘油的氧化二、脂肪酸的β-氧化三、酮体代谢第二十八页，共七十八页，2022年，8月28日一、甘油的氧化

甘油主要由心、肝、骨骼肌等组织摄取利用，在细胞内经甘油激酶的作用，生成α-磷酸甘油（3-磷酸甘油），后者在磷酸甘油脱氢酶的催化下生成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮可循糖代谢途径氧化分解释放能量。1分子甘油彻底氧化可净生成17.5~19.5分子ATP。也可以在肝脏循糖异生途径转变为糖原和葡萄糖。第二十九页，共七十八页，2022年，8月28日第三十页，共七十八页，2022年，8月28日第三十一页，共七十八页，2022年，8月28日二、脂肪酸的β-氧化饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为β-氧化。组织：除脑组织和成熟红细胞外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体R1CH2CH2CH2CH2

CH2COOH第三十二页，共七十八页，2022年，8月28日（一）脂肪酸的活化1、生成酯酰-CoA

脂肪酸首先在线粒体外或胞浆中被活化形成脂酰CoA，然后进入线粒体或在其它细胞器中进行氧化。在脂酰CoA合成酶(硫激酶)催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰-CoA.

脂酰CoA合成酶(存在于内质网及线粒体外膜上。第三十三页，共七十八页，2022年，8月28日2.脂酰-CoA转运入线粒体（肉毒碱穿梭）

在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉毒碱来携带脂酰基。行，所以涉及特殊的转运机制来帮助跨膜。中进行，所以涉及特殊的转运机制来帮助跨膜。

第三十四页，共七十八页，2022年，8月28日

借助于两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。此转移过程是脂肪酸氧化的限速步骤。第三十五页，共七十八页，2022年，8月28日脂酰CoA进入线粒体的过程胞液外膜内膜基质

*脂酰转移酶ⅠRCO~SCoA

HSCoA

肉碱RCO-肉碱转位酶RCO-肉碱脂酰转移酶ⅡRCO~SCoA

肉碱HSCoA

第三十六页，共七十八页，2022年，8月28日（二）β-氧化的反应过程第三十七页，共七十八页，2022年，8月28日1、FAD脱氢β第三十八页，共七十八页，2022年，8月28日第三十九页，共七十八页，2022年，8月28日5第四十页，共七十八页，2022年，8月28日氧化的生化历程

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羟脂酰CoA脱氢酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~SCoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA第四十一页，共七十八页，2022年，8月28日

NADH+H+

FADH2

H2O呼吸链

2ATPH2O呼吸链

3ATP乙酰CoA彻底氧化三羧酸循环生成酮体肝外组织氧化利用第四十二页，共七十八页，2022年，8月28日第四十三页，共七十八页，2022年，8月28日第四十四页，共七十八页，2022年，8月28日（三）脂肪酸β-氧化生理意义1、为机体提供能量1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次-氧化循环可生成5分子ATP。1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。第四十五页，共七十八页，2022年，8月28日对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：第四十六页，共七十八页，2022年，8月28日（2）脂肪酸β-氧化过程中生成的乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物乙酰辅酶A是人体内重要的化学物质。首先，丙酮酸氧化脱羧，脂酸的β-氧化的产物。同时，它是脂酸合成，胆固醇合成和酮体生成的碳来源。三大营养物质的彻底氧化殊途同归，都会生成乙酰辅酶A以进入三羧酸循环。

乙酰辅酶A是能源物质代谢的重要中间代谢产物，在体内能源物质代谢中是一个枢纽性的物质。糖、脂肪、蛋白质三大营养物质通过乙酰辅酶A汇聚成一条共同的代谢通路——三羧酸循环和氧化磷酸化，经过这条通路彻底氧化生成二氧化碳和水，释放能量用以ATP的合成。乙酰辅酶A是合成脂肪酸、酮体等能源物质的前体物质，也是合成胆固醇及其衍生物等生理活性物质的前体物质。第四十七页，共七十八页，2022年，8月28日三、酮体代谢

脂肪酸的β-氧化过程中产生大量的乙酰CoA，在肌肉中进入三羧酸循环，但在肝细胞中氧化不完全而形成乙酰乙酸(约占30%);β-羟丁酸(70%)和极少量的丙酮。乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。

血浆水平：0.03~0.5mmol/L

代谢定位：

生成：肝细胞线粒体

利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体第四十八页，共七十八页，2022年，8月28日第四十九页，共七十八页，2022年，8月28日（一）酮体的生成酮体主要在肝细胞线粒体中生成。酮体生成的原料为乙酰CoA。1、两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。第五十页，共七十八页，2022年，8月28日

(2)乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。第五十一页，共七十八页，2022年，8月28日(3)HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。第五十二页，共七十八页，2022年，8月28日(4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。(5)乙酰乙酸自发脱羧或由酶催化脱羧生成丙酮。第五十三页，共七十八页，2022年，8月28日第五十四页，共七十八页，2022年，8月28日第五十五页，共七十八页，2022年，8月28日（二）酮体的利用

利用酮体的酶有两种：

1.琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）

2.乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。

(1)-羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。第五十六页，共七十八页，2022年，8月28日

(2)乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。第五十七页，共七十八页，2022年，8月28日

(3)乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。乙酰乙酰CoA硫解酶HSCoA

(4)生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。第五十八页，共七十八页，2022年，8月28日第五十九页，共七十八页，2022年，8月28日第六十页，共七十八页，2022年，8月28日（三）酮体生成的意义酮体是肝为肝外组织提供的一种能源物质。酮体分子量小，易溶于水，能通过血脑屏障、毛细血管壁，是肌肉，尤其是脑组织的重要能源。由于脂肪酸碳链长，不易通过血脑屏障。脑组织几乎不能摄取脂肪酸，主要由血糖氧化分解供能。当糖供应不足或利用出现障碍时，酮体可以代替葡萄糖成为脑组织和肌肉的主要能源。

第六十一页，共七十八页，2022年，8月28日（1）酮体易运输：长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒碱转运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸白蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需要载体。（2）易利用：脂肪酸活化后进入β-氧化，每经4步反应才能生成一分子乙酰CoA，而乙酰乙酸活化后只需一步反应就可以生成两分子乙酰CoA，β-羟丁酸的利用只比乙酰乙酸多一步氧化反应。因此，可以把酮体看作是脂肪酸在肝脏加工生成的半成品。（3）肌肉组织利用酮体，可以抑制肌肉蛋白质的分解，防止蛋白质过多消耗。（4）酮体生成增多常见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿病等情况下。低糖高脂饮食也可使酮体生成增多。第六十二页，共七十八页，2022年，8月28日

发生酮血症的同时，在尿液中有大量的酮体出现，称酮尿症。

简单概括：严重饥饿或未经治疗的糖尿病人血糖浓度低，导致脂肪酸氧化加速，产生大量乙酰—CoA。而葡萄糖异生使草酰乙酸耗尽，而后者又是乙酰—CoA进入柠檬酸循环所必需的，由此乙酰—CoA转向酮体的方向。最终血液和尿液中出现了大量的酮体。

酮体为酸性物质，若在血中含量过多，超过血液的缓冲能力时，可以引起酸中毒。

当血酮体阳性而尿酮体阴性或反应较弱时，提示患者存在肾功能衰竭。第六十三页，共七十八页，2022年，8月28日第三节脂类的合成代谢一、脂肪酸的合成二、脂酰甘油的合成三、磷脂的合成第六十四页，共七十八页，2022年，8月28日一、脂肪酸的合成1、脂肪酸的合成

脂肪酸的从头合成是在胞液中,在线粒体中形成的乙酰辅酶A必需借助载体出线粒体,进入胞浆中参与脂肪酸的合成。

组织：肝（主要）、脂肪等组织

亚细胞：

胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸）

肝线粒体、内质网：碳链延长第六十五页，共七十八页，2022年，8月28日（1）丙二酰-CoA的合成

在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。第六十六页，共七十八页，2022年，8月28日

脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。合成反应由脂肪酸合成酶系催化。从乙