生物化学9第九章脂类代谢

第九章脂类代谢第一节脂肪酸的氧化第二节脂肪酸的合成第三节磷脂代谢第一节脂肪酸的氧化一、脂肪的消化吸收与水解二、脂肪酸的β-氧化三、甘油的代谢第一节脂肪酸的氧化一、脂肪的消化吸收与水解1、脂类代谢的意义和重要性提供结构物质：如磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要结构物质；提供能量：氧化1克脂肪放出能量约9千卡，是蛋白质或糖的近2.0倍；提供功能物质：如某些激素、维生素、胆酸、信号分子的前体或组成部分；与人类某些疾病密切相关，例如冠心病、脂肪肝、肥胖病等；第一节脂肪酸的氧化一、脂肪的消化吸收与水解2、脂类的酶水解脂肪CH2OCOR1CHOCOR2CH2OCOR3R1COO－CH2OHCHOCOR2CH2OCOR3CH2OHCHOCOR2CH2OHCH2OHCHOHCH2OHR3COO－R2COO－甘油一酯甘油甘油二酯+++三酰甘油脂肪酶二酰甘油脂肪酶单酰甘油脂肪酶第一节脂肪酸的氧化一、脂肪的消化吸收与水解2、脂类的酶水解

脂肪水解的第一步反应是限速反应，催化该步的酶受激素调节，肾上腺素、去甲肾上腺素等对该酶具有促进作用，胰岛素、前列腺素等对该酶具有抑制作用。激素→受体（细胞膜受体）→腺苷酸环化酶→cAMP→蛋白激酶→脂肪酶→脂肪的水解第一节脂肪酸的氧化一、脂肪的消化吸收与水解3、磷脂的酶水解及其代谢情况

CH2－O－C－R1O

OO-

CH－O－C－R2

CH2－O－P－O＝＝＝－OX磷脂酶A1=磷脂酶A2=磷脂酶C=磷脂酶D=脂肪酸→β-氧化甘油、磷酸→糖代谢第一节脂肪酸的氧化一、脂肪的消化吸收与水解4、脂类的吸收、转移和储存（1）吸收场所：小肠（2）转移：以乳糜微粒的形式进入血液而转移（3）利用场所：肝脏（4）储存：两种形式：组织脂：磷脂和胆固醇脂储脂：油酸、棕榈酸和硬脂酸（5）储脂组织：皮下组织、腹腔大网膜、肠系膜、肌间结缔组织第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化1、脂肪酸的活化：脂肪酸进入细胞后，在细胞质中首先被活化，形成脂酰COA；脂酰COA合成酶第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化2、脂酰CoA的穿膜运输：脂肪酸的β－氧化作用是在肝脏及其他组织的线粒体中进行的。中短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。长链脂肪酸在肉碱的协助下进入线粒体内氧化。肉碱是一种载体，可将脂肪酸以脂酰基形式从线粒体膜外转运到膜内。第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化2、脂酰CoA的穿膜运输：肉碱脂酰COA=0脂酰肉碱第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化2、脂酰CoA的穿膜运输：肉碱脂酰COACOA载体（移位酶）细胞质一侧线粒体基质一侧线粒体内膜脂酰COA脂酰肉碱COA肉碱脂酰肉碱第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化3、β-氧化的实验依据及定义：knoop于1904年开始用苯环作为标记，追踪脂肪酸在动物体内的转变过程。实验前提：已知动物体缺乏降解苯环的能力。实验方案：用五种含碳原子数目不同（1、2、3、4、5）的苯脂酸饲养动物，收集尿液分析。实验结果：动物食进的苯脂酸含有奇数碳原子（苯基的碳原子不计）排出马尿酸；而食进的苯脂酸含有偶数碳原子则排出苯乙尿酸。第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化3、β-氧化的实验依据及定义：马尿酸苯乙尿酸β-氧化的实验证据第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化3、β-氧化的实验依据及定义：

实验结论：

动物体在进行脂肪酸降解时，是从羧基端的β位碳原子开始，逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，而不是一个个地拆除。在这些实验的基础上，knoop提出了脂肪酸的β-氧化学说。第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化3、β-氧化的实验依据及定义：

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。R1CH2CH2CH2CH2CH2COSCoAβ位α位β-氧化第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化4、偶数碳原子饱和脂肪酸的β-氧化：

β-氧化的步骤：氧化、水和、氧化、硫解等4个连续的反应（1）脂酰CoA的氧化脱氢作用：反式烯脂酰CoA脂酰CoA-和-碳原子上各脱去一个氢原子第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化4、偶数碳原子饱和脂肪酸的β-氧化：

β-氧化的步骤：（2）反式烯脂酰CoA的水化作用：烯脂酰CoA水化酶立体异构专一性；反式烯脂酰CoAL(+)--羟脂酰CoA第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化4、偶数碳原子饱和脂肪酸的β-氧化：

β-氧化的步骤：（3）L(+)--羟脂酰CoA的氧化脱氢作用：L(+)--羟脂酰CoAL--酮脂酰CoA第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化4、偶数碳原子饱和脂肪酸的β-氧化：

β-氧化的步骤：（4）酮脂酰CoA的硫解作用：-酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。少了两个碳原子的脂酰CoA，可以重复上述反应过程，一直到完全分解成乙酰CoA。第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化5、偶数碳原子不饱和脂肪酸的β-氧化：（1）单不饱和脂肪酸的β-氧化：

与饱和脂肪酸的β-氧化途径基本一样，但额外需要异构酶（顺式→反式）和还原酶（不饱和→饱和）来完成；（2）多不饱和脂肪酸的β-氧化：与单不饱和脂肪酸的β-氧化途径基本一样，只是需要相应的还原酶来催化相应的不饱和双键；第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化6、奇数碳脂肪酸的β-氧化：通过β-氧化最后形成乙酰CoA和丙酰CoA，丙酰CoA通过不同途径再进一步分解：丙酰CoA→琥珀酰CoA→TCA循环；丙酰CoA→乙酰CoA→TCA循环；7、β-氧化以外的其它脂肪酸氧化途径：α-氧化：以游离的脂肪酸作底物；ω-氧化：以12C以下脂肪酸为底物；第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化8、脂肪酸β-氧化的能量衡算：

第（1）步氢转递

FAD→FADH2H2O+2ATP第（2）步氢转递

NAD+→NADH+H+H2O+3ATP呼吸链生成的乙酰辅酶A12ATP

呼吸链三羧酸循环第一节脂肪酸的氧化二、脂肪酸的β-氧化8、脂肪酸β-氧化的能量衡算：

β－氧化经过7次，生成：

7个FADH2=2×7个ATP7个NADH=3×7个ATP8个乙酰COA=12×8个ATP

共计＝131个ATP软脂酸开始氧化生成软脂酰COA时消耗2个ATP，所以，产生129个ATP。以软脂酸（C15H31COOH）为例第一节脂肪酸的氧化三、甘油的分解与合成NADH+H+NAD+ATPADP甘油激酶磷酸酶磷酸甘油脱氢酶糖异生EMP途径6－P葡萄糖葡萄糖糖原丙酮酸乙酰COACO2H2O能量甘油α－磷酸甘油磷酸二羟丙酮3－磷酸甘油醛脂肪酸分解代谢主要途径示意

脂肪

甘油脂肪酸糖磷酸丙糖

-氧化

丙酮酸动物体CoASH乙酰乙酰CoA

乙酸乙酰CoAH2O乙酰乙酸

TCACO2

能量丙酮-羟丁酸酮体第二节脂肪酸的合成一、饱和脂肪酸的合成二、不饱和脂肪酸的合成三、脂肪的合成四、磷脂的代谢第二节脂肪酸的合成一、饱和脂肪酸的合成生物机体脂类合成是十分活跃的，特别在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰辅酶A。合成酶系：非线粒体酶系：细胞质，饱和脂肪酸线粒体酶系：线粒体，长链脂肪酸，不饱和脂肪酸一、饱和脂肪酸的合成1、乙酰辅酶A的来源；2、丙二酸单酰辅酶A的合成；3、乙酰-ACP和丙二酸单酰-ACP的合成；4、软脂酰-ACP的合成；5、脂肪酸的形成；这一脂肪酸合成途径也叫脂肪酸的从头合成途径。第二节脂肪酸的合成一、饱和脂肪酸的合成1、乙酰辅酶A的来源柠檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰辅酶A丙酮酸羧化酶

线粒体内膜线粒体基质胞液三羧酸载体柠檬酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸裂解酶苹果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+CO2丙酮酸氧化脂肪酸氧化氨基酸氧化苹果酸脂肪酸合成苹果酸酶苹果酸脱氢酶一、饱和脂肪酸的合成2、丙二酸单酰辅酶A的合成脂肪酸合成的限速步骤和调控步骤；柠檬酸、胰岛素、ATP：激活作用软脂酰CoA、胰高血糖素、肾上腺素、AMP：抑制CH3-C～SCOA+HCO3－+ATP=OHOOC-CH2-C～SCOAO=+ADP+Pi＋H+乙酰CoA羧化酶乙酰CoA丙二酸单酰COA生物素一、饱和脂肪酸的合成3、乙酰-ACP和丙二酸单酰-ACP的合成脂肪酸链的延长需要酰基载体蛋白（ACP）；ACP-丙二酸单酰转移酶HOOC-CH2-C～SCOA+ACP-SHHOOC-CH2-C～SCOAO=HOOC-CH2-C～SACPO=+COA-SH丙二酸单酰COA丙二酸单酰-S-ACPCH3-C～SCOA+ACP-SH=O乙酰CoAACP-酰基转移酶CH3-C～S-ACPO=乙酰-ACPCOA-SH+CH3-C～S-ACP+O

HOOC-CH2-C～SACPO==4、软脂酰-ACP的合成CH3-C-CH2-C～S-ACPO=O=+ACP+CO2乙酰乙酰-S-ACPCH3-CH2-CH2-C～SACP+NADP+O=丁酰-S-ACP+H2OCH3-CH=CH-C～SACPO=烯丁酰-S-ACPCH3-CH-CH2-C～SACP+NADP+O－OH=β-羟丁酰-S-ACP脂酰-丙二酰-ACP缩合酶①②β-酮脂酰-ACP还原酶+NADPH③羟脂酰-ACP脱水酶④烯脂酰-ACP还原酶+NADPH软脂酰-ACP一、饱和脂肪酸的合成5、脂肪酸的形成软脂酰-ACP+H2O软脂酸+HS-ACP硫解酶8CH3-C～SCOA+=O7ATP+14NADPH+6H+软脂酸+14NADP+

+8SH-CoA+

7ADP

+7Pi+6H2O软脂酸合成的总反应式为:

奇数碳原子脂肪酸以相同的步骤进行，但起始物为2个丙二酸单酰-ACP，逐步延伸的碳原子也是来自丙二酸单酰-ACP。一、饱和脂肪酸的合成6、线粒体内的脂肪酸链延长途径线粒体内的脂肪酸合成酶系与细胞质里的软脂酸合成酶系不同：（1）碳链的延伸以乙酰CoA为单体，而不是丙二酸单酰-ACP；（2）反应过程中的各种酰基以CoA-SH为载体，而不是ACP-SH；（3）β-酮脂酰-CoA还原反应是以NADH提供还原力，而不是NADPH；一、饱和脂肪酸的合成6、线粒体内的脂肪酸链延长途径+CH3-C～SCOA=ORCH2-C～SCOA=ORCH2-C-CH2-C～SCOA=O=ORCH2-C-CH2-C～SCOA－OH=ORCH2-C＝CH2-C～SCOA－H=ORCH2-CH2-CH2-C～SCOA=O硫解酶HS-COAβ-羟脂酰CoA水化酶H2Oβ-羟脂酰CoA脱氢酶NADH+HNAD++烯脂酰CoA还原酶NADH+HNAD++二、不饱和脂肪酸的合成1、单烯不饱和脂肪酸的合成哺乳动物主要有4种不饱和脂肪酸：棕榈油酸（9-十六碳烯酸）CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH油酸（9-十八碳烯酸）CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH亚油酸（9,12-十八碳二烯酸）CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH亚麻酸（9,12,15-十八碳三烯酸）CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH二、不饱和脂肪酸的合成1、单烯不饱和脂肪酸的合成NADH+H+NAD+软脂酰-CoAO22H2O棕榈油酰-CoA二、不饱和脂肪酸的合成2、多烯不饱和脂肪酸的合成多烯不饱和脂肪酸是以软脂酸作为底物，通过去饱和作用和碳链加长形成的，由专一的加氧酶系统催化，以NADPH＋H+作辅酶。三、脂肪的合成1、甘油合成的原料：（1）3-p-甘油；（2）脂酰-CoA；三、脂肪的合成1、甘油合成的原料：（1）3-p-甘油；磷酸二羟丙酮CH2OHC=OCH2O-P--甘油磷酸脱氢酶NAD+NADH+H+CH2OHHO-CHCH2OH--甘油激酶EMP：脂肪降解3－磷酸甘油CH2OHHO-CHCH2O-P--甘油A