第九章.脂代谢

第九章脂类代谢第一节脂类概述第二节甘油三酯的分解代谢第三节甘油三酯的生物合成第一节脂类概述一、脂类的概念 脂类是生物体中所有难溶于水而易溶于非极性有机溶剂如：乙醚、氯仿、苯等的多种化合物的总称。

脂类主要由C、H、O元素组成，有的还含有N、P等元素，也可与Pr或糖类结合形成复合物。 二、脂的分类根据脂类的化学结构和组成，可分为简单脂类（单脂）、复合脂类和类脂。（一）单脂仅仅由脂肪酸和醇形成的脂类，符合‘酯’的定义。包括甘油酯（脂肪）和蜡。1、脂肪：由1～3分子脂肪酸与1分子甘油形成的酯，最常见的是甘油三酯。2、蜡：由高级脂肪酸和高级一元醇形成的酯。（二）复合脂类由脂肪酸与醇（甘油醇、鞘氨醇）所生成的酯，同时含有其它非脂性物质，如糖、磷酸及氮碱等。1、磷脂：含有磷酸、氮碱的单脂衍生物。分甘油醇磷脂、鞘氨醇磷脂。鞘氨醇CH3(CH2)12CH＝CH-CHOH-CHNH2-CH2OH2、糖脂：含糖分子的单脂衍生物。（三）类脂这类物质结构极其多样，在有机化学中分属不同门类，因具有相似的物理性质与物态而归为脂类。1、衍生脂：上述脂类的水解产物，如：甘油三酯的水解产物甘油、脂肪酸也属脂类。2、固醇、类胡萝卜素（萜类）等。固醇：含有环戊烷多氢菲的结构类胡萝卜素：异戊二烯的衍生物P265－266胆固醇三、脂类的生物功能 1、是构成生物膜的重要物质。 2、脂类中的油脂是机体代谢所需燃料的储存形式和运输形式。 3、脂类物质也可作为生物体内脂溶性物质如脂溶性维生素和必需脂肪酸的溶剂。 4、在机体表面的脂类物质有防止机体损伤与防止热量散发等保护作用。 5、脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别、种特异性和组织免疫等密切相关。四、甘油三酯脂肪由1～3分子脂肪酸和1分子甘油组成。甘油与1分子脂肪酸形成单脂酰甘油(甘油单酯)甘油与2分子脂肪酸形成二脂酰甘油(甘油二酯)甘油与3分子脂肪酸形成三脂酰甘油(甘油三酯)其中甘油三酯是脂肪的主要存在形式。CH2OH CH2-O-CO-R1CHOH R2-COO-CHCH2OH CH2-O-CO-R3甘油（丙三醇）甘油三酯脂肪（三酰基甘油）按甘油三酯中脂肪酸的相同与否，把相同脂肪酸构成的甘油三酯称为简单甘油三酯，命名为三某脂酰甘油；不同脂肪酸构成的甘油三酯称为混合甘油三酯，命名为α-某脂酰-β-某脂酰-α’-某脂酰甘油。自然界存在的大多是混合甘油三酯。1、脂肪酸

是长链羧酸，以线性为主，很少有分支，其烃链有的是饱和的，不含碳碳双键，称为饱和脂肪酸，如：硬脂酸、软脂酸；有的含碳碳双键，不饱和，称为不饱和脂肪酸，如：油酸。脂肪酸的简单表示方法：硬脂酸CH3(CH2)16COOH简写18:0软脂酸CH3(CH2)14COOH简写16:0油酸简写18:1Δ9

CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH亚油酸简写18:2Δ9,12

CH3(CH2)4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7COOH亚麻酸简写18:3Δ9,12,15花生四烯酸简写20:4Δ5,8,11,14

天然脂肪酸的分子结构存在一些共同规律：（1）一般是碳数为偶数的长链脂肪酸，14-20个碳原子的占多数，最常见的是16或18碳原子酸。如∶软脂酸(16∶0)、硬脂酸(18∶0)、和油酸(18∶1Δ9)。（2）不饱和脂肪酸的熔点比相同链长的饱和脂肪酸低，短链脂肪酸熔点比长链脂肪酸低。脂肪酸的链长、饱和程度决定了脂肪的熔点。（3）单不饱和脂肪酸的双键位置一般在9和10碳原子之间，多不饱和脂肪酸的第一个双键一般在9号位，其余在C9与碳链末端之间，两个双键之间往往隔了一个亚甲基，不具有共轭结构。如∶油酸（18∶1Δ9）

亚油酸（18∶2Δ9,12） 亚麻酸（18∶3Δ9,12,15）

花生四烯酸（20∶4Δ5,8,11,14） （4）高等动植物的不饱和脂肪酸一般都是顺式结构(cis)，反式很少(trans)。油酸＝亚油酸＝＝（5）哺乳动物和人体不能合成亚油酸和亚麻酸等多不饱和脂肪酸，而它们又是生长所必需的，需要由食物供给，故称为必需脂肪酸。HHCOOHHHCOOHHH(a)硬脂酸（b）亚麻酸花生四烯酸（Cis)20:42、甘油三酯的理化性质(1)溶解性∶不溶于水(2)光学活性∶当甘油C1和C3上的脂肪酸不同时，C2为不对称碳原子，这时甘油三酯具有光学活性（旋光性）。CH2-O-CO-R1 R2-COO-CH CH2-O-CO-R3(3)皂化与皂化值皂化:当用碱水解甘油三酯时，则得到甘油和脂肪酸的盐类，这种盐类称皂，而这种碱水解脂肪的作用称为皂化作用。皂化值（皂化价）：皂化1克脂肪所需的KOH的毫克数。 皂化值=3×56×1000/M皂化值与脂肪(或脂肪酸)的相对分子量成反比。(4)酸败与酸值酸败：天然油脂暴露在空气中发生败坏而产生臭味，这种现象称为酸败。酸败的原因：1)水解：脂类经光、热或微生物的作用而被水解，产生游离脂肪酸，低分子的脂肪酸有臭味。2)氧化：因空气中的氧使不饱和脂肪酸氧化，产生的醛和酮也有臭味。酸败程度的大小通常用酸价来表示。酸价：中和1克脂类的游离脂肪酸所需KOH的毫克数。(5)碘值

脂肪中的不饱和脂肪酸的双键可以和卤素发生加成反应，生产卤代脂肪酸，这一作用称为卤化作用。碘值∶指100克油脂所能吸收的碘的克数。该数值可用于推测油脂的不饱和程度。

1.250mg纯橄榄油样品完全皂化需47.5mgKOH，计算橄榄油中三酰基甘油的平均分子量。橄榄油～3KOHMW3×5625047.5MW=884.22.上题中橄榄油与碘反应，680mg油刚好吸收碘578mg，试问⑴.一个三脂酰甘油分子平均有多少个双键？⑵.该油的碘值是多少？解：⑴三脂酰甘油：碘＝＝1：3（摩尔比）所以一个三脂酰甘油分子含3个双键。(2)（6）乙酰化值油脂中含羟基的脂肪酸可以与乙酸酐或其他酰化剂作用，形成相应的酯，因此测定油脂的乙酰化值可以反映脂肪的羟基化程度。乙酰化值∶指1克乙酰化的油脂分解出的乙酸用KOH中和时所需KOH的毫克数。五、磷脂磷脂是含磷酸、氮碱的单脂衍生物。根据分子中所含醇的种类分为甘油醇磷脂（磷酸甘油酯）和鞘氨醇磷脂（磷鞘脂）。

甘油磷脂通式X基团种类甘油磷脂名称胆碱HO-CH2-CH2-N+(CH3)3磷脂酰胆碱（卵磷脂）乙醇胺HO-CH2-CH2-NH2磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）丝氨酸HO-CH2-CH(NH2)-COOH磷脂酰丝氨酸鞘氨醇磷脂结构通式鞘磷脂磷脂的结构特点是具有一个由磷酸基及氮碱组成的极性（亲水性）头部和一个由两条长的烃链组成的非极性（疏水性）尾部。R1-CO-O-CH2OR2-CO-O-CH-CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+(CH3)3

疏水尾部O-亲水头部磷脂的结构特点使其能形成稳定的双分子层，构成生物膜。在双分子层中，亲水头部向外，疏水尾部在中间。生物膜的结构脂类的消化、吸收和转运甘油三酯的分解代谢脂肪酸的氧化脂肪酸的合成甘油三酯的合成胆固醇代谢脂代谢第二节甘油三酯的分解代谢一、甘油三酯的酶促水解甘油三酯的分解是经脂肪酶催化逐步水解的。组织中有三种脂肪酶：甘油三酯脂肪酶（三脂酰甘油脂肪酶）甘油二酯脂肪酶（二脂酰甘油脂肪酶）甘油单酯脂肪酶（单脂酰甘油脂肪酶）它们一步步地将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。甘油三酯甘油三酯脂肪酶甘油二酯甘油二酯脂肪酶甘油单酯甘油单酯脂肪酶总反应式为：其中甘油三酯脂肪酶（脂肪酶）是限制脂肪水解速度的限速酶。脂肪酶受激素调节：1)肾上腺素、胰高血糖素、甲状腺素和肾上腺皮质激素等对脂肪酶起正调节作用。2)胰岛素等对其有负调节作用。二、甘油的代谢

CH2OHCH2OHCH2OHHO－C－HHO－C－HC＝OCH2OHCH2OPCH2OP甘油被磷酸化和氧化生成磷酸二羟丙酮，再经异构化生成3-磷酸甘油醛，然后可经糖酵解途径转化成丙酮酸继续氧化，或经糖异生途径生成葡萄糖。 甘油激酶磷酸甘油脱氢酶ATPADPNAD＋NADH＋H＋三、脂肪酸的氧化分解（一）饱和偶数碳脂肪酸的β-氧化作用β-氧化是脂肪酸分解的主要代谢途径。该途径于1904年由努普（Knoop）根据实验提出。该途径的酶系存在于线粒体的基质中。脂肪酸进入细胞后，首先被活化，形成脂酰辅酶A，然后再进入线粒体内氧化。1、脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞后，必须先生成脂酰CoA，才能进入线粒体进行β-氧化，反应由脂酰辅酶A合成酶（又称脂肪酸硫激酶）催化，ATP供能。

反应中ATP断裂成AMP和PPi，实际上消耗了两个高能磷酸键，即认为消耗了两分子ATP。腺苷酸激酶催化以下反应：AMP+ATP2ADP2、脂酰CoA的跨膜运输

在细胞质中合成的脂酰CoA不能自由穿过线粒体内膜进入线粒体，肉毒碱(L-β-羟基-γ-三甲基胺基丁酸)可以作为载体，将脂酰基转运至线粒体内。

3、脂酰CoA的β-氧化降解在线粒体内，脂酰CoA进行β-氧化，该途径由4个重复步骤组成：脱氢、水合、脱氢、硫解，每轮β-氧化生成1分子乙酰CoA、1分子FADH2和1分子NADH。（1）脂酰CoA的α、β-脱氢作用（脱氢）

HR-CH2-CH2-CH2-C~S-CoAR-CH2-C＝C-C~S-CoA

OFADFADH2HO

脂酰CoAΔ2-反式烯脂酰CoA（2）Δ2-反式烯脂酰CoA的水化（水合）HOH2OOHOR-CH2-C＝C-C~S-CoAR-CH2-C-CH2-C~S-CoAHHΔ2-反式烯脂酰CoAL-β-羟脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶烯脂酰CoA水化酶（3）L-β-羟脂酰CoA脱氢（脱氢）OHONAD＋NADH＋H＋OOR-CH2-C-CH2-C~S-CoAR-CH2-C-CH2-C~S-CoAHL-β-羟脂酰CoAβ-酮脂酰CoA（4）β-酮脂酰CoA的硫解（硫解）OOOOR-CH2-C-CH2-C~SCoA+CoASHR-C~SCoA+CH3C~SCoAβ-酮脂酰CoA脂酰CoA乙酰CoA（比原先的脂酰CoA缩短了一个二碳单位）L-β-羟脂酰CoA脱氢酶硫解酶4、脂肪酸β-氧化过程中ATP的合成以软脂酸为例1分子软脂酰CoA经7次β-氧化，可完全降解成8个乙酰CoA、7分子的FADH2、7分子的NADH：软脂酰CoA＋7CoASH＋7FAD＋7NAD＋＋7H2O8乙酰CoA＋7FADH2＋7NADH＋7H＋则1分子软脂酸完全氧化产生ATP分子数：8×12＋7×2＋7×3－2＝1291分子硬脂酸完全氧化产生146分子ATP。（二）饱和奇数碳脂肪酸的β-氧化降解 与饱和偶数碳脂肪酸的β-氧化降解过程基本相同，只是最后产生的丙酰CoA的去路不同。 （三）不饱和脂肪酸的β-氧化

该过程与饱和脂肪酸的β-氧化降解过程基本相同，只是不饱和脂肪酸分子中含有顺式双键，所以在氧化过程需要有另外的酶参加（Δ3-顺-Δ2-反烯脂酰CoA异构酶）。

以油酸（18：1Δ9）为例：

与硬脂酸相比，油酸的β-氧化中少产生了1分子FADH2，其余完全相同，所以1分子油酸完全氧化比1分子硬脂酸少产生2分子ATP，即144分子ATP。（四）脂肪酸的其它氧化途径1、α-氧化仅存在于植物组织、动物的脑和神经细胞的微粒体中。2、ω-氧化α-氧化ω-氧化四、酮体的代谢

脂肪氧化中产生的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮统称为酮体。以脂肪为主供能时，会使体内酮体浓度升高，有些组织器官以酮体作为能源。

（1）酮体的合成（2）酮体的分解多不饱和脂肪酸的降解（补充说明）

除需要异构酶外还需2,4二烯酰-COA还原酶参与,以亚油酰-COA为例.

途径见P241图28-13第三节甘油三酯的生物合成外源：油脂的分解脂肪酸的来源 内源：利用乙酰CoA合成生物体由乙酰CoA合成脂肪酸的主要途径有：(1)非线粒体酶系合成途径即胞浆酶系合成饱和脂肪酸途径。该途径的终产物是软脂酸，故又称为软脂酸合成途径，是脂肪酸合成的主要途径。(2)线粒体酶系合成途径又称饱和脂肪酸碳链延长途径。一、软脂酸的合成1、乙酰CoA的转运

脂肪酸的合成在细胞质中进行，而原料乙酰CoA（通过Pyr脱氢或脂肪酸β-氧化获得）大量存在于线粒体基质中，必须先经转运才能到达细胞质。

三羧酸转运体系2、乙酰辅酶A的羧化 乙酰辅酶A作为原料参加脂肪酸合成之前必须羧化成丙二酸单酰CoA。 催化该反应的乙酰辅酶A羧化酶，其辅基是生物素，该酶包括生物素羧基载体蛋白(BCCP)、生物素羧化酶(BC)和羧基转移酶(CT)三个亚基。

乙酰辅酶A羧化酶是脂肪酸合成途径中的一个调节酶。控制生物素的量可改变细胞膜的通透性。O乙酰CoA羧化酶CH3-C~S-CoA+ATP+HCO3－

OO

－O-C-CH2-C~S-CoA+ADP+Pi+H+

丙二酸单酰CoA3、脂肪酸合成酶系和酰基载体蛋白（ACP） 该酶是由7种蛋白质组成的多酶复合体，核心成分是酰基载体蛋白(ACP)，其余6个酶分子按顺序排列在ACP的周围。

ACP结合一个4´-磷酸泛酰巯基乙胺(4´-P-PaSH)，作为辅基的4´-P-PaSH有一个柔性长链，其游离末端的-SH能与脂酰基以硫酯键结合。4、脂肪酸生物合成过程（1）初始反应通过两步连续反应，乙酰CoA的乙酰基转移到β-酮脂酰-ACP合成酶的Cys-SH上。

OOCH3C～SCoA＋HS-ACPCH3C～S-ACP＋CoASHOOCH3C～S-ACP＋HS-合成酶CH3C～S-合成酶＋ACP-SH至此脂肪酸合成酶系被启动。ACP-酰基转移酶脂肪酸合成酶复合体催化连续反应β-羟脂酰-ACP脱水酶（2）丙二酸单酰基的转移

由乙酰CoA羧化酶催化生成的丙二酸单酰CoA，在丙二酸单酰转移酶催化下，将丙二酸单酰基转移到ACP-SH上。OOHOOC-CH2-C~SC