第八章：脂代谢

第8章脂代谢

MetabolismofLipids本章主要内容：

脂类的生理功能脂肪的分解代谢脂肪的合成代谢脂肪代谢的调节类脂的代谢脂类在体内的转运

脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。根据化学组成分类脂肪（甘油三酯）磷酸甘油酯鞘磷脂脑苷脂鞘脂神经节苷脂

胆固醇及其酯磷脂类脂脂类糖脂1、脂类的生理功能脂肪(fat)：三脂酰甘油，也称为甘油（Triglyceride,TG）类脂(lipoid):指除脂肪以外的其他脂类，包括磷脂类、糖脂、胆固醇及其酯。它们各具不同的理功能。根据贮存部位来分类：贮脂脂类结构成份脂1.供能贮能和供能。2.类脂构成生物膜的重要组成成分。3.协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。4.保护和保温作用。

脂类的生理功能2、脂肪的分解代谢2.1脂肪的动员(adipokineticaction）

脂肪组织中的脂肪在激素敏感脂酶作用下水解为脂肪酸和甘油并释放入血液供其他组织利用的过程。

脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（freefattyacid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。2.2甘油的分解

按糖代谢途径进行分解注意，甘油必须从脂肪组织中转运到肝脏分解，因为催化甘油磷酸化的甘油激酶为肝脏、肾中特有上述反应过程中，实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成。

①甘油激酶②磷酸甘油脱氢酶⑧磷酸丙糖异构酶④磷酸酶实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成2.2甘油的分解

按糖代谢途径进行分解注意，甘油必须从脂肪组织中转运到肝脏分解，因为催化甘油磷酸化的甘油激酶为肝脏、肾中特有。甘油代谢的特点1、甘油代谢与糖代谢的关系密切，糖和甘油可以互变。磷酸二羟丙酮作为互变的枢纽。2、甘油在氧充足时彻底氧化分解为二氧化碳和水，可净产生或者分子16.5（17.5）

ATP。

一分子甘油彻底氧化成CO2和H2O净生成多少分子ATP？第一阶段：甘油3-磷酸甘油醛

-ATP+NADH+H+-1+1.5

第二阶段：3-磷酸油醛丙酮酸

+2ATP+NADH+H+2+1.5（2.5）第三阶段丙酮酸乙酰辅酶ANADH+H+2.5

第四阶段三羧酸氧化3NADH+H++FADH2+GTP（ATP）

7.5+1.5+1

合计：16.5（17.5）babaFA的分解氧化是从羧基端β-碳原子，碳链逐次断裂下一个2C单位2.3、脂肪酸的分解代谢

Knoop实验用苯环标记末端的偶数或奇数脂肪酸饲喂狗，然后分析其尿中的代谢产物2.3.1脂肪酸的β-氧化

脂肪酸的分解氧化发生在β-碳原子上，每次降解生成一个乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA,如此循环往复。乙酰CoA经过三羧酸循环彻底氧化分解并释放能量。脂肪酸的β氧化在线粒体的基质中进行。

脂肪酸的活化——生成脂酰CoA

以16个碳原子的偶数饱和脂肪酸——软脂酸（又称棕榈酸）为例

RCH2CH2CH2COOH（16：0）+HSCoA+ATP

RCH2CH2CH2CO-ScoA+AMP+PPi

催化该反应的酶为脂酰CoA合成酶（硫激酶），注意消耗了一个ATP分子中的2个高能键

催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中，所以脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行氧化分解。肉碱(L-3-羟基-4-三甲氨基丁酸)肉碱转移酶I(外侧关键酶)肉碱转移酶II（内侧）

转移——从胞液到线粒体

β-氧化过程：β-氧化过程由四个连续的酶促反应组成：

①脱氢；

②水化；

③再脱氢；

④硫解。

以软脂酸为例的能量计算软脂酸（16：0）+8HSCoA+7NAD+7FAD+7H2O

8乙酰CoA+7NADH2+7FADH2

8乙酰CoA80ATP7NADH217.5ATP7FADH210.5ATP

总计=108-2=106ATP（注意：-2ATP

）2.5、奇数脂肪酸的代谢

——在反刍动物一半以上的血糖来自丙酸的异生作用.

酮体（ketonebody）是一类小分子有机酸，是脂肪酸在肝中分解氧化时产生的特有的中间代谢物，有乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮。在肝脏中由乙酰CoA缩合生成，在肝外组织，如脑、心、骨骼肌中利用。乙酰乙酸，30%丙酮，微量-羟丁酸,70%2.6、酮体的生成与利用生酮作用（ketogenesis）场所：肝脏线粒体原料：乙酰COA关键酶：

β-羟-β-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（肝中）解酮作用（ketolysis）由于肝内缺乏分解酮体所需要的硫激酶，酮体的分解须在肝外组织中进行，最终转变成乙酰CoA进入三羧酸循环途径氧化供能。脱氢酶琥珀酰CoA转硫酶硫解酶β-羟丁酸乙酰乙酸乙酰CoA酮体的生理意义与酮病（ketosis）生理意义：

肌肉组织对脂肪酸的利用是有限的，而酮体分子小，水溶性，是易于利用的能源分子。如心肌、肾皮质、长时间运动中的骨骼肌都可以利用酮体。大脑不能直接利用脂肪酸。饥饿引起血糖水平降低时，大脑转而利用酮体以减少对葡萄糖的依赖。酮病：过多的脂肪摄入，长期饥饿，葡萄糖供应短缺（常见于高产乳牛，妊娠期的母畜等），导致脂肪大量动员，产生过量的乙酰CoA，可缩合成酮体。在糖尿病人，一方面糖的大量损失，另一方面由于草酰乙酸转入异生途径而使三羧酸循环不畅，糖不能有效氧化，促进乙酰CoA累积和酮体的合成。其结果是酮体在血液中的浓度增加，当超过肝外组织的利用能力时，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。甘油的来源

糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮可以还原成3-磷酸甘油脂肪酸的来源

由乙酰CoA为原料，在胞液中进行，乙酰CoA首先应从线粒体转运到胞液，由脂肪酸合成酶系催化合成。3、脂肪的合成代谢乙酰CoA的转运——从线粒体到胞液①酵解②丙酮酸脱氢酶系③柠檬酸合酶④柠檬酸裂解酶⑤苹果酸脱氢酶⑥苹果酸酶(以NADP+为辅酶的苹果酸脱氢酶)⑦丙酮酸羧化酶⑧乙酰CoA羧化酶“柠檬酸-丙酮酸途径”(准备原料)合成丙二酸单酰CoA

在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA（3C单位），这需要CO2参与。反应如下：

这个反应是脂肪酸合成途径的限速反应，乙酰CoA羧化酶需柠檬酸激活，可被长链脂酰CoA抑制,生物素作为辅酶,消耗ATP(2C的供体是个3C单位)

脂肪酸合成的多酶复合体系

(包括7个酶和一个脂酰基载体蛋ACP)1

脂酰基转移酶2

丙二酸单酰-ACP酰基转移酶3

酮脂酰-ACP合成酶（-SH）4

酮脂酰-ACP还原酶5

羟脂酰-ACP脱水酶6

烯脂酰-ACP还原酶7

硫酯酶

脂酰基载体蛋白ACP（-SH）ACP的活性臂结构与CoA相似原核生物脂肪酸合成酶系①乙酰CoA-ACP酰基转移酶②丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶)④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶脂肪酸合成过程乙酰CoA作起始物丙二酸单酰CoA

作为2C供体

脂肪酸的合成可以简述如下：合成起始物为乙酰CoA，与丙二酸单酰CoA（3C单位）提供的乙酰基缩合（同时释CO2），使其烃链延长2个碳原子，经过还原-脱水-还原的循环往复，脂肪酸的烃链不断延长。在这个过程中，脂酰基主要与ACP的巯基相连，最后在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰CoA。

软脂酸合成的总反应

注意：反应所需要的大量NADPH有两个来源，8个来自乙酰CoA转运时的转氢反应，6个来自磷酸戊糖途径8乙酰CoA+14NADPH+H+7ATP+H2O

棕榈酸+8HSCoA+14NADP++7ATP+7Pi注意比较脂肪酸合成过程与β-氧化过程在酶、辅酶、脂酰基载体、激活剂和抑制剂，细胞定位等的异同①合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需7分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA；②在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；③合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子用于活化）；④需14分子NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖途径有依赖性。⑤酰基载体是ACP，酰基的转运体是柠檬酸。脂肪酸合成的特点：脂肪酸合成与分解代谢的对比区别点合成途径氧化途径细胞中部位胞液中线粒体酰基载体ACPCOA二碳片段加入或断裂方式丙二酸单酰COA乙酰COA氢载体N