第九脂肪代谢

第九脂肪代谢第1页/共55页本章主要内容了解脂类的酶促水解掌握脂肪的分解代谢（主要脂肪酸的β氧化）掌握脂肪的从头合成第2页/共55页脂类脂质是脂肪和类脂的总称。脂肪又称为储存脂质，是高等动植物储存于组织细胞内的重要能源；人体所需能量的40%左右来自F类脂是构成机体组织的结构成分。第3页/共55页氧化放能的比较1g脂肪38.9KJ1g糖17.15KJ1g蛋白质23.43KJ第4页/共55页第一节概述一、脂类水解动植物、微生物（主要是真菌）体内都有不同种类的脂类水解酶（如动物小肠中来自胰腺的胰脂酶）。

脂类水解的主要酶类：——主要水解脂肪酸与一元醇构成的酯。

脂肪酶磷脂酶酯酶

脂酶(esterase)(lipase)第5页/共55页各类脂酶的水解情况酯酶：主要水解脂肪酸与一元醇构成的酯。R1COOR2+H2O——R1COOH+R2OH

脂肪酶（有两类）α-脂酶：水解三酰甘油两端的酯键，形成二酰甘油、β-单酰甘油；β-脂酶：水解β-单酰甘油的β-酯键形成脂酸和甘油。

βαα三酰甘油第6页/共55页β单酰甘油ααβ二酰甘油βαα三酰甘油α-脂酶α-脂酶β-脂酶第7页/共55页磷脂酶A1磷脂酶A2磷脂酶C磷脂酶D磷脂酶

第8页/共55页二、脂肪吸收和转运

（人和动物在小肠粘膜细胞）脂肪吸收的三种形态：完全水解——甘油和脂肪酸不完全水解——单酰甘油、二酰甘油、甘油和脂肪酸完全不水解——经胆汁乳化为脂肪微粒第9页/共55页脂肪酸甘油脂肪酸甘油甘油三脂重新合成磷脂、胆固醇载体蛋白乳糜微粒淋巴系统高密度脂蛋白(HDL)低密度脂蛋白(LDL)极低密度脂蛋白(VLDL)乳糜微粒(CM)组织和器官血液系统肝水解、氧化

储存（肝脂）血长链脂酸的吸收和转运小肠粘膜细胞（膜外）（膜内）②加工①③亲水性第10页/共55页三、油脂中间代谢概况

由食物中消化吸收的脂类糖类氨基酸血脂分泌（肠道、皮肤）储存脂（以中性脂肪为主）肝脂脱饱和、碳链加长或缩短组织脂（非肝组织主要为磷脂）磷脂氧化生能甲状腺素性激素氧化生能第11页/共55页第二节脂肪的代谢活化→脱氢→糖代谢彻底氧化

包括甘油和脂肪酸的代谢一、脂肪的分解代谢（先酶解为甘油和脂酸）1、甘油的分解甘油激酶糖代谢3-磷酸甘油--脱氢酶磷酸二羟丙酮第12页/共55页乙酰COA

2.脂肪酸分解（β氧化）为什么叫β氧化？氧化发生在

脂肪酸的β碳原子氧化—被氧化形成羰基，该处的共价键断开，分解出一个乙酰CoA。部位——原核生物细胞质、各种真核生物线粒体基质内αβATPH2O+2HSCoAAMP+PPiFADH2+NADH+H+

脂酰COA

第13页/共55页具体过程1.饱和脂肪酸活化水化脱氢硫酯解乙酰CoA脱氢线粒体膜转运细胞质线粒体基质产物A.活化++ATP脂酰合成酶Mg2+H2O脂酰-CoA

高能化合物AMP+PPi消耗2高能键β氧化第14页/共55页C4~C10脂肪酸直接穿越，线粒体内活化>C12的脂肪酸在细胞质中活化，转运入线粒体基质中B.转运——进入线粒体基质中

为什么需要转运过程？脂酰-CoA不能自由通过线粒体膜。第15页/共55页脂酰CoA溶解差，难以逾越外膜水腔内膜？性质载体能完成由水腔进入内膜的转运任务呢？两性——肉毒碱非极性极性脂酰肉碱

肉毒碱转酰基酶Ⅰ线粒体内膜第16页/共55页线粒体内膜肉碱脂酰肉碱基质腔肉毒碱转酰基酶Ⅰ脂酰CoAHSCoA脂酰肉碱移位酶肉碱肉毒碱转酰基酶Ⅱ脂酰CoAHSCoA

β氧化第17页/共55页C.β氧化a.脱氢FADFADH2脱氢酶b.水化（或水合）H—O—H

βα水化酶

β-羟脂酰CoAc.脱氢脱氢酶

β-酮脂酰CoA

NADH+NADH+H+β-烯脂酰CoA

βα

βα第18页/共55页

D.硫解HSCoA+乙酰CoA

少二碳原子的脂酰CoA

重复β氧化乙酰CoA？进入三羧酸循环彻底氧化！

或进入乙醛酸循环脂酰基团CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2

OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸草酰乙酸HO2三羧酸循环乙醛酸循环异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②第19页/共55页脂肪酸β-氧化要点（1）脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗一个ATP分子两个高能键且活化场所在细胞质中（2）除脂酰CoA合成酶，其余所有酶都属于线粒体酶(3)脂酰COA需要肉毒碱转运到线粒体中（4）β-氧化作用包括氧化（脱氢）、水化、再氧化（脱氢）、硫解重复步骤。第20页/共55页脂肪酸β-氧化作用第21页/共55页D、产能效率以软脂酸为例C16H32O2？次β氧化彻底转化8乙酰CoA+7FADH2+7NADH+7H+C16H32O216CO2+16H2O+106ATP净产ATP：108-2=106获能效率

（106×7.3）/2340=33%7彻底氧化时产ATP：

8乙酰CoA——8×10=807FADH2——7×1.5=10.57NADH

——7×2.5=17.5△G=-2340Kcal/mol（活化脂肪酸消耗）乙酰COA→3NADH+FADH2+GTP产生ATP:3×2.5＋1.5＋1=10ATPTCA第22页/共55页2.不饱和脂肪酸的氧化

3HSCoA3CH3COSCoA

顺-△3-烯脂酰CoA异构化酶反-△2-烯脂酰CoA

β氧化β氧化

β～SCoA顺-△3SCoA～第23页/共55页3、脂肪酸的其他氧化途径⑴.α氧化αO2O2+

CO2主要是带支链的或奇数或过长的脂肪酸，机理不清。⑵.ω氧化αωO2

ω氧化+β氧化快速双向β氧化特殊微生物具有的途径加单氧酶加单氧酶第24页/共55页石油中的脂肪烃先被微生物氧化为脂肪酸,进一步通过脂肪酸氧化途径被降解。第25页/共55页1乙酰乙酸糖尿病人以脂代谢维生呼出的气体一股甜味血内含有大量丙酮。？4、酮体的生成和利用特殊的酶部分CH3COSCoA+

CH3COSCoACH3COCH2COSCoAHSCoA乙酰乙酰CoA直接或间接CH3COCH2COOHHSCoA脱羧CO2CH3COCH3加氢NAD+NADH++

H+CH3CHCH2COOHOH2丙酮

3β-羟丁酸硫解酶酮体是脂在肝氧化的正常产物

第26页/共55页注意：

肝并不能降解（利用）酮体产能（缺酶），由血液传递给其它组织利用。但积累过多会形成酮尿或酮血，又由于乙酰乙酸、β-羟丁酸为酸性，酮血病人有酸中毒的危险。

第27页/共55页三、脂肪的合成1、脂肪酸的生物合成分解：脱氢水化脱氢硫酯解合成：缩合加氢脱水加氢部位——细胞质途径和位置均大不相同位置不同互不影响第28页/共55页脂肪酸的合成原料是什么？同位素示踪实验CD313COOH

喂鼠实验

肝脏脂酸分子分析CD313CH2CD213CH2CD213COOH

结果乙酸可合成脂酸

乙酰CoA是合成的前体

第29页/共55页饱和脂酸的两种合成途径非线粒体途径（胞液——全合成途径）饱和脂酸碳链延伸途径（线粒体、粗面内质网——加工途径）⑴非线粒体途径：

细胞质脂肪酸合成乙酰CoA脂肪酸分解A.转运第30页/共55页A.转运脂酰CoA溶解差，难以逾越外膜水腔内膜乙酰CoA第31页/共55页乙酰CoA线粒体内膜线粒体基质三羧酸载体乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸ATP，CoASH柠檬酸裂解酶ADP+PiNADH苹果酸脱氢酶NAD+苹果酸丙酮酸NADP+

NADPHCO2乙酰CoA脂肪酸合成丙酮酸糖异生三羧酸循环腔+外膜+细胞质提问：为什么糖吃多了会发胖呢？糖代谢产物第32页/共55页？B.羧化（丙二酸单酰CoA）C.与载体蛋白结合+CO2乙酰CoA羧化酶ATPMn2+

生物素丙二酸单酰CoA？辅酶

合成酶复合体酶载体蛋白（简写ACP）中间产物产物脂肪酸第33页/共55页腺呤酰基载体蛋白（ACP）辅酶A（CoA）(酰基载体)作用：“吊运”中间产物在各酶活性中心间传递反应。第34页/共55页乙酰CoA11转酰酶HSCoA33合成酶SH3合成酶S乙酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰+D.合成脂酰乙酰ACP22转丙酰酶2丙二酸单酰第35页/共55页23S乙酰丙二酸单酰第36页/共55页3合成酶CO2乙酰乙酰ACP4

β酮脂酰ACP还原酶4C活性中心NADPH(H+)NADPH+CH3CCH2CACPCH3CHCH2CACPOHβ羟丁脂酰ACP（4C酮脂酰）（4C羟脂酰）E.完成一轮合成5第37页/共55页6

烯脂酰ACP还原酶CH3CHCH2CACPOHCH3CH=CHCACPH2O4C5

羟脂酰ACP脱水酶CH3CH2CH2CACPNADPH(H+)NADPH+？132546一圈碳链增加2Cβ烯丁脂酰ACP（4C烯脂酰）（4C脂酰）第38页/共55页63合成酶245还原酶脱水酶还原酶转移酶3酮脂酰ACP合成酶4C4C6C6C6C4C→6C3C4CCO26C6C→8C→16C硫酯酶

软脂酸+ACP第39页/共55页脂酸合成的化学途径：①丙二酸单酰CoA的形成：乙酰CoA+CO2——————→丙二酸单酰CoA

乙酰CoA羧化酶②底物与酰基载体蛋白（ACP）结合

③缩合：乙酰-S-ACP+丙二酸单酰-S-ACP—合成酶—→乙酰乙酰-S-ACP+CO2

CH3CCH2CACPCH3CHCH2CACPOH④还原

NADPH(H+)CH3CH=CHCACP⑤脱水

⑥还原

CH3CH2CH2CACP新一轮合成NADPH(H+)第40页/共55页脂肪酸生物合成时，真正需要的加合物是丙二酸单酰CoA。合成1分子软质酸（16：0），所需的8个二碳单位中，只有1个是以乙酰CoA形式，而其他7个均丙二酸单酰CoA形式。第41页/共55页脂肪酸从头合成的特点：(1)每一循环使碳链延长两个碳原子，例如由乙酰基生成丁酰基。(2)CO2的参入是为了缩合反应顺利进行。(3)由糖酵解提供羧化反应中所消耗的ATP。(4)这是一个还原过程，碳链每延长两个碳原子，经两次还原，消耗了2NADPH。(5)ACP作用是传递酰基(6)终产物是含16个碳的软脂酸，因为β-酮脂酰-ACP合成酶对软脂酰-ACP无活性，所以碳链不能继续延长。试验证实脂肪酸合成需要的NADPH的60%是由磷酸戊糖途径提供第42页/共55页脂肪酸的β－氧化作用与FA的合成过程比较：

β－氧化

从头合成1、场所

线粒体细胞质2、酰基载体HSCoAHSACP3、过程

活化（消耗两个高能键）

转酰基

脱氢→β烯脂酰COA缩合→β酮脂酰ACP

水合→β羟脂酰COA还原→β羟脂酰ACP

脱氢→β酮脂酰COA脱水→β烯脂酰ACP

硫解→少两个C的脂酰COA还原→多两个C脂酰ACP

第43页/共55页4、辅酶：第一次FADNADPH＋H+

第二次NAD+5、反应方向

COOH→CH3CH3→COOH6、CO2参与不需需要7、ATP产生

消耗8、转运系统肉毒碱柠檬酸9、反应酶系不同脱氢E、水合E、合成E、还原E、脱水E硫解E由以上比较可知，FA的分解不是FA合成的简单逆转。第44页/共55页⑵碳链的延伸（加工）途径比软脂酸碳链更长的脂肪酸在线粒体或微粒体中完成操作硬脂酸等的合成通过肉碱载运。软脂酰CoA乙酰CoA

HSCoA缩合酶C18酮脂酰CoA还原酶脱水酶还原酶C18脂酰CoA硬脂酸同方式延长至C22、C24等？微粒体延长系统是与脂肪酸从头合成酶复合物相类似的多酶复合物。它利用丙二酰辅酶A加长碳链，还原过程需NADPH供氢，中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以ACP为核心的多酶复合体系第45页/共55页2.不饱和脂肪酸的合成各种生物不尽相同。A.高等动物的脂肪组织和肝组织-共氧化EFADH2EFADNADH+H+NAD+NADH—细胞色素b5-还原酶Fe2+细胞色素b5Fe3+Fe3+去饱和酶Fe2+不饱和脂酰CoA饱和脂酰CoA2H+2H2O+O2B.植物和低等好氧生物-共氧化NADPH2e-黄素蛋白2e-铁硫蛋白2e-酶-O2O2酶饱和脂酰CoA不饱和脂酰CoA2H2O2H+不饱和脂肪酸第46页/共55页CH3（CH2）7-CH==CH-（CH2）7-COOHCH3（CH2）16-COOH△9△12二烯酸加氧酶再脱氢NAD

NADH2

硬脂酸

油酸

亚油酸

△12△15的脱氢（多烯酸的形成）只有植物、微生物能进行。哺乳动物由于缺乏相关酶只能从食物中获取多烯酸——（必需脂肪酸）。

第47页/共55页人体内含有的不饱和脂肪酸主要有:棕榈油酸（16C，Δ9）、油酸（18C，Δ9）、亚油酸（18C，Δ9,12

）、亚麻酸（18C，Δ9,12,15）以及花生四烯酸（20C，Δ6,9,12,15

）等。单不饱和FA可由饱和FA脱氢产生