第七章 脂质代谢

第七章

脂质代谢Thehummingbird’stremendouscapacitytostoreandusefattyacidsenablesittomakemigratoryjourneysofremarkabledistances.(TwoHummingbirdsLithograph;TheAcademyofNaturalSciencesofPhiladelphia/CorbisImages)生物体内的脂类主要包括脂肪（甘油三酯）、类脂（磷脂和类固醇）等。脂肪——储存脂质；类脂——结构脂质（1）脂肪氧化可提供更多的能量;（2）许多类脂及其衍生物具有重要生理作用;（3）某些疾病与脂类代谢紊乱有关。

脂类不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂。脂类脂肪可变脂磷脂糖脂固醇基本脂一、脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。脂肪酸饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不饱和脂肪酸含1个双键（油酸）含2个双键（亚油酸）含3个双键（亚麻酸）含4个双键（花生四烯酸）CH2—O—C—R3O=—O=—CH2—O—C—R1R2—C—O—C—HO=（二）甘油磷酸酯类CH2OCOR1R2OCOCHCH2—O—HP—O—O-OHX非极性尾非极性尾极性头磷脂在水相中自发形成脂质双分子层。（三）鞘脂类——由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分子极性头基团组成。鞘脂类鞘磷脂类脑苷脂类（糖鞘脂）神经节苷脂类（四）固醇（甾醇）类固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。二、脂质的消化、吸收和传送（一）脂肪的消化和吸收消化：发生在脂质-水界面处场所：胃、小肠上皮细胞酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（辅脂酶）、磷脂酶、胆固醇脂酶小肠小肠上皮细胞脂肪或肌肉细胞血管信号作用、被LPL识别chylomicronparticle

乳糜微粒胆固醇磷脂胆固醇酯三酰甘油酯将脂从小肠上皮细胞运到毛细血管中LPL水解三酰甘油第一节、脂肪的分解代谢脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸，在生物体内沿着不同途径进行代谢。脂肪

脂肪酶甘油+脂肪酸CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH--CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=

H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=---CH2OHHCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=--H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶--一．甘油的代谢甘油在肝脏（存在甘油激酶）后，由甘油激酶催化，转变成

-磷酸甘油。

-磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下，脱氢形成磷酸二羟丙酮。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二、脂肪酸的氧化场所：线粒体基质（真核）细胞溶胶（原核）（一）脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞，在胞浆中被活化，形成脂酰CoA脂肪酸硫激酶（二）脂酰CoA转运入线粒体10碳以上的脂酰CoA只能透过线粒体外膜，但不能透过线粒体内膜肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA载体脂酰肉碱转移酶Ⅰ脂酰肉碱转移酶Ⅱ（三）脂肪酸的β氧化脂酰CoA在线粒体基质中进行

氧化反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出1分子乙酰CoA

比原脂酰CoA少2个碳脂酰CoA①脂酰CoA脱氢氧化在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在

-和

-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式

,

-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。②水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，

,

-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-

-羟脂酰CoA。③再脱氢在

-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱氢生成

-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)-

-羟脂酰CoA的脱氢。④硫解在

-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。

β氧化柠檬酸循环电子传递黄素蛋白

脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。生成的ATP数量为：

以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：4.脂肪酸

-氧化产生的能量1.5+2.510(1.5+2.5)10106软脂酸（16碳）经7次

-氧化生成：8个乙酰CoA（10）807分子FADH

（1.5）10.57分子NADH（2.5）17.5活化消耗1分子ATP中两个高能磷酸键131个ATP106个ATP脂肪酸

-氧化的生理意义为机体提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA还可作为脂肪酸和某些AA的合成原料产生大量的水可供陆生动物对水的需要Unlikemosthibernatingspecies,thebearmaintainsabodytemperatureofbetween32and35ºC,closetothenormal(nonhibernating)level.Althoughexpendingabout25,000kJ/day(6,000kcal/day),thebeardoesnoteat,drink,urinate,ordefecateformonthsatatime.大灰熊脂肪酸的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。RCH2COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOOHCO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHCO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化H2O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1.不饱和脂肪酸的氧化场所：线粒体脂肪酸活化与转运同饱和脂肪酸（一）单不饱和脂肪酸异构酶（二）多不饱和脂肪酸异构酶、还原酶油酰CoAΔ3-顺-12-烯酰CoA烯酰CoA异构酶Δ2-反-12-烯酰CoA单不饱和脂肪酸的分解烯酰CoA异构酶烯酰CoA还原酶多不饱和脂肪酸的分解2奇数碳原子脂肪酸氧化丙酰CoA羧化酶生物素D-甲基丙二酰CoA消旋酶甲基丙二酰CoA变位酶辅酶B12奇数碳原子FA的氧化脂酰CoA脱氢酶不能作用丙酰CoA丙酰CoA+ATP+CO2

甲基丙二酸单酰CoA+ADP+Pi丙酰CoA羧化酶生物素甲基丙二酸单酰CoA变位酶琥珀酰CoA，进入TCAVB12丙酸代谢的一条途径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丙酸的来源反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸某些氨基酸降解（如ValIle）产生丙酸脂肪酸的降解

所以丙酸代谢非常重要酮体的代谢

酮体的生成

酮体的分解

生成酮体的意义

脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASH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--羟丁酸琥珀酸酮体是脂肪酸在肝脏内的正常中间代谢产物但肝脏没有乙酰乙酸-琥珀酰CoA转移酶酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环在肝外组织进行氧化——肝内生成和肝外利用是肝脏输出能源的形式，主要供应肌肉和脑。但是酮体主要为酸性物质，大量累积产生酸中毒，破坏机体水盐代谢平衡严重饥饿和未经治疗的糖尿病人体内可产生大量的酮体，血液中出现大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出现的乙酰乙酸和羟丁酸是酸性物质，使血液pH降低，发生“酸中毒”，另外，尿中酮体显著升高，称为“酮病”。Southernelephantseal,Miroungaleonina.(GeraldLacz/PeterArnold,Inc.)第三节脂类的合成代谢CH2OHC=OCH2O-P--3磷酸甘油脱氢酶NAD+NADH+H+CH2OHHO-CHCH2O-P--Pi磷酸酶CH2OHHO-CHCH2OH--2、来自脂肪的水解1、来自EMP途径一、甘油代谢二、脂类的合成（一）饱和脂肪酸的生物合成（从头合成）场所：细胞溶胶原料：乙酰CoA和丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA）还原力：NADPH乙酰CoA的来源脂肪酸β氧化丙酮酸丙酮酸脱氢酶系氨基酸代谢线粒体线粒体三羧酸转运体系柠檬酸穿梭系统1、乙酰CoA的转运2、丙二酸单酰CoA的形成CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-C～SCOAO=+ADP+Pi乙酰CoA羧化酶3、脂肪酸合酶复合体⑴组成☆

酰基载体蛋白（ACP-SH）乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT)丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰酶(MT)β-酮脂酰-ACP合酶(KS)β-酮脂酰-ACP还原酶(KR)β-羟脂酰-ACP脱水酶(HD)烯脂酰-ACP还原酶(ER)软脂