第八章脂类代谢

第二章LipidChapter5MetabolismofLipids第五章脂类代谢脂类(lipids)是脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。脂肪（甘油三酯，TG）脂类类脂磷酸甘油酯（PL）鞘磷脂脑苷脂神经节苷脂磷脂糖脂胆固醇（Ch）及其酯（ChE）①供能贮能。②构成生物膜。③协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸(essentialfattyacid)是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。④保护和保温作用。脂类物质的生理功用第一节不饱和脂肪酸的分类与命名Section1TheClassificationandNomenclatureofUnsaturatedFattyAcids需要解决的问题：不饱和脂肪酸的分为哪几类？怎样进行不饱和脂肪酸的命名？不饱和脂肪酸的分类单不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸系统命名法：需标示脂肪酸的碳原子数和双键的位置。ω或n编码体系：从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。△编码体系：从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH/n系编码系编码十六碳-

7-烯酸十六碳-

9-烯酸不饱和脂肪酸的命名常见的不饱和脂肪酸哺乳类动物体内的多不饱和脂肪酸均由相应的母体脂肪酸衍生而来。ω3、ω6及ω9三族多不饱和脂肪酸在哺乳类动物体内彼此不能相互转化。哺乳类动物只能合成ω9及ω7系的多不饱和脂肪酸，不能合成ω6及ω3系多不饱和脂肪酸。因此，ω6及ω3系多不饱和脂肪酸为必需脂肪酸。Section2DigestionandAbsorptionofLipids第二节脂类的消化和吸收需要解决的问题：食物脂类的消化过程是怎样的？脂类的消化产物怎样被吸收？食物脂类的消化过程甘油三酯2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2胆固醇酯胆固醇酯酶胆固醇+FFA

胰脂酶

辅脂酶

乳化胆汁酸盐

相应消化酶

产物食物中的脂类微团(micelles)胆汁酸盐的作用食物脂类的吸收脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇、溶血磷脂以及中、短链脂肪酸构成的甘油三酯等，与胆汁酸盐一起形成混合微团(mixedmicelles)，在十二指肠下段及空肠上段被肠粘膜细胞吸收。Section3MetabolismofTriglyceride第三节甘油三酯的代谢甘油三酯的分子结构贮存于脂肪细胞中的甘油三酯(triglyceride,TG)在激素敏感脂肪酶（hormonesensitivetrigly-ceridelipase,HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。一、甘油三酯的分解代谢（一）脂肪动员激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。主要受共价修饰调节。激素敏感脂肪酶-胰岛素前列腺素E2烟酸+肾上腺素去甲肾上腺素胰高血糖素ATPcAMP↑脂解激素-受体AC+HSLa(无活性)HSLb(有活性)PKA+甘油三酯（TG）

甘油二酯（DG）FFA甘油一酯（MG）FFA

甘油二酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶甘油

FFA

脂肪动员的基本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再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。

（二）脂肪酸的-氧化

1．反应过程：

(1)活化：在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。脂肪酸硫激酶R-COOH

AMP+PPiHSCoA+ATPR-CO～SCoA(2)进入：在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱(肉毒碱,carnitine)来携带脂酰基。HOOC-CH2-CH-CH2-N+-CH3

OHCH3CH3借助于两种肉碱脂肪酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。其中，肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ(carnitineacyltransferaseⅠ)是脂肪酸

-氧化的关键酶。脂酰CoA进入线粒体的过程胞液外膜内膜基质

*酶ⅠRCO~SCoA

HSCoA

肉碱RCO-肉碱

转位酶RCO-肉碱

酶ⅡRCO~SCoA

肉碱HSCoA

(3)

-氧化循环：

-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。

-氧化循环的反应过程①脱氢脂酰CoA脱氢酶

R-CH2-CH2-CH2-CO~SCoAFAD

FADH2R-CH2-CH=CH-CO~SCoA④硫解硫解酶

-2CCH3-CO~SCoAHSCoA②水化水化酶

H2OR-CH2-CH(OH)-CH2-CO~SCoA③再脱氢L-β-羟脂酰CoA脱氢酶R-CH2-CO-CH2-CO~SCoANADH+H+

NAD+①

-氧化循环过程在线粒体基质内进行；②

-氧化循环由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆；③需要FAD，NAD+，CoA为辅助因子；④每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。脂肪酸

-氧化循环的特点(4)彻底氧化：生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。肉碱转运载体线粒体膜脂酰CoA脱氢酶L(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶

NAD+NADH+H+反

2-烯酰CoA

水化酶H2OFADFADH2

β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸链2ATPH2O呼吸链3ATPTAC2.脂肪酸氧化分解时的能量释放：1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次-氧化循环可生成5分子ATP。1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：7次

-氧化分解产生5×7=35分子ATP；8分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP；共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分子ATP。对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：不饱和脂酸

β氧化

顺

3-烯酰CoA顺

2-烯酰CoA（三）脂肪酸的其他氧化方式1.不饱和脂肪酸的氧化：

反

2-烯酰CoA

3顺-

2反烯酰CoA

异构酶

β氧化L(+)-β羟脂酰CoAD(-)-β羟脂酰CoA

D(-)-β羟脂酰CoA

表构酶H2O2.奇数碳脂肪酸的氧化：L-甲基丙二酸单酰CoA消旋酶

变位酶5

-脱氧腺苷钴胺素琥珀酰CoA

奇数碳脂肪酸CH3CH2CO~CoA

-氧化

丙酰CoA羧化酶（生物素）ADP+PiD-甲基丙二酸单酰CoAATP+CO2经三羧酸循环途径→丙酮酸羧化支路→糖有氧氧化途径彻底氧化分解（四）酮体的生成及利用脂肪酸在肝中氧化分解所生成的乙酰乙酸(acetoacetate)、

-羟丁酸(

-hydroxybutyrate)和丙酮(acetone)三种中间代谢产物，统称为酮体(ketonebodies)。酮体的分子结构CHCH3CHCOOHOH2D(-)-β-羟丁酸酮体1．酮体的生成：酮体主要在肝细胞线粒体中生成。酮体生成的原料为乙酰CoA。(1)两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶(thiolase)的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。乙酰乙酰CoA硫解酶2×(乙酰CoA)酮体生成的反应过程

(2)乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成

-羟--甲基戊二酸单酰CoA（HMG-CoA）。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。HMG-CoA合酶*CoASH(3)HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。HMG-CoA裂解酶(4)乙酰乙酸在

-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为

-羟丁酸。β-羟丁酸脱氢酶

NAD+NADH+H+(5)乙酰乙酸自发脱羧或由酶催化脱羧生成丙酮。CO2利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。2．酮体的利用：

(1)

-羟丁酸在

-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。酮体利用的基本过程β-羟丁酸脱氢酶

NAD+NADH+H+

(2)乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。琥珀酰CoA转硫酶琥珀酰CoA

琥珀酸乙酰乙酸硫激酶HSCoA+ATPAMP+PPi

(3)乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。(4)生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。乙酰乙酰CoA硫解酶HSCoA

心、肾、脑、骨骼肌细胞心、肾、脑细胞β羟丁酸-NAD+

NADH+H

HSCoA+ATP乙酰乙酸琥珀酰CoA乙酰乙酸硫激酶琥珀酰CoA转硫酶AMP+PPi乙酰乙酰CoA琥珀酸硫解酶2×乙酰CoA三羧酸循环+

β-羟丁酸脱氢酶

当由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成24分子ATP，

-羟丁酸可净生成27分子ATP；而由乙酰乙酸硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成22分子ATP，

-羟丁酸可净生成25分子ATP。3．酮体生成及利用的生理意义：(1)在正常情况下，酮体是肝输出能源的一种重要的形式；(2)在饥饿或疾病情况下，酮体可为心、脑等重要器官提供必要的能源。

（五）甘油的代谢：脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝进行代谢。1．甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸化为3-磷酸甘油（

-磷酸甘油）：甘油磷酸激酶甘油+ATP3-磷酸甘油+ADP2．3-磷酸甘油在3-磷酸甘油脱氢酶的催化下，脱氢氧化为磷酸二羟丙酮：3-磷酸甘油脱氢酶3-磷酸甘油NAD+磷酸二羟丙酮NADH+H+二、甘油三酯的合成代谢肝、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。

（一）脂肪酸的合成脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后产生的乙酰CoA。其合成过程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化。脂肪酸合成的直接产物是软脂酸(palmitate)。线粒体基质内膜胞液HSCoA柠檬酸草酰乙酸柠檬酸合酶H2O+乙酰CoAHSCoA+ATP柠檬酸裂解酶草酰乙酸乙酰CoA+ADP+Pi丙酮酸NADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸NAD+ADP+Pi丙酮酸羧化酶

ATP+CO2柠檬酸苹果酸酶

NADP+NADPH+H++CO2丙酮酸苹果酸NAD+NADH+H+苹果酸脱氢酶

1.乙酰CoA转运出线粒体：2．丙二酸单酰CoA的合成：在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶（生物素）*CH3CO~SCoAADP+PiHCO3-

+H++ATPHOOC-CH2-CO~SCoA

长链脂酰CoA-柠檬酸异柠檬酸+3．脂肪酸合成循环：脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。合成反应由脂肪酸合成酶系催化。在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白（acylcarrierprotein,ACP）和7种酶单体所构成的多酶复合体。原核生物的脂肪酸合成酶系HS-ACP

-酮脂肪酰合酶-SH

-酮脂肪酰还原酶,-烯脂肪酰水化酶,-烯脂肪酰还原酶丙二酰单酰转移酶长链脂肪酰硫解酶脂肪酰转移酶E3E4E5E6E2E1E7边缘巯基中心巯基酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4´-磷酸泛酰氨基乙硫醇，是脂酰基载体。但在高等动物中，脂肪酸合成酶系则是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一ACP结构域。高等生物的脂肪酸合成酶系脂肪酸合成循环①乙酰基转移②丙二酸单酰基转移③缩合④加氢⑤脱水⑥再加氢⑦酰基转移4.软脂酸的碳链延长和不饱和脂肪酸的生成：此过程在线粒体/微粒体内进行。使用丙二酸单酰CoA与软脂酰CoA缩合，使碳链延长，最长可达二十四碳。不饱和键由脂类加氧酶系催化形成。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，需七分子丙二酸单酰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；脂肪酸合成的特点③合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗15分子ATP（8分子用于转运，7分子用于活化）；④需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。（二）3-磷酸甘油的生成合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成：

1．由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：3-磷酸甘油脱氢酶NADH+H+磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油NAD+2.由脂肪动员生成（肝）：脂肪动员生成的甘油被转运至肝后进行处理。甘油磷酸激酶甘油ATP3-磷酸甘油ADP（三）甘油三酯的合成

脂酰CoA转移酶

CoAR1COCoA脂酰CoA

转移酶

CoAR2COCoA磷脂酸磷酸酶Pi脂酰CoA

转移酶

CoAR3COCoASection4MetabolismofPhospholipids第四节磷脂的代谢一、甘油磷脂的代谢（一）甘油磷脂的基本结构CH2-O-CO-R'R"-CO-O-CHCH2-O-PO3H-X||体内几种重要的甘油磷脂（二）甘油磷脂的合成代谢：

1．甘油二酯合成途径：

磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成。合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。甘油二酯合成途径3×S-腺苷同型半胱氨酸3×S-腺苷蛋氨酸胆碱乙醇胺ATPADP磷酸胆碱胆碱激酶磷酸乙醇胺乙醇胺激酶CDP-乙醇胺转胞苷酸酶CDP-胆碱CTPPPi转胞苷酸酶甘油二酯CMP磷酸胆碱甘油二酯转移酶磷脂酰胆碱磷酸乙醇胺甘油二酯转移酶磷脂酰乙醇胺

2．CDP-甘油二酯合成途径：磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和心磷脂通过此途径合成。合成过程所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。CDP-甘油二酯合成途径磷脂酸转胞苷酸酶CTPPPiCDP-甘油二酯肌醇磷脂酰肌醇合成酶CMP磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸CMP丝氨酸磷脂酰丝氨酸合成酶心磷脂CMP心磷脂合成酶磷脂酰甘油↓A2↓

A1CH2－O－P－O－XCH2－O－CO－R

R”－CO－O－CHOHO（三）甘油磷脂的分解代谢甘油磷脂的分解靠存在于体内的各种磷脂酶将其分解为脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再进一步降解。

D↑C

↑HHB1↓B2↓二、鞘磷脂的代谢（一）鞘氨醇与N-脂酰鞘氨醇的结构CH3(CH2)12-CH=CH-CHOH||CHNH2CH2OH鞘氨醇CH3(CH2)12-CH=CH-CHOH|CHNHCO(CH2)nCH3

CH2O-X

|N-脂酰鞘氨醇鞘氨醇可在全身各组织细胞的内质网合成，合成所需的原料主要是软脂酰CoA和丝氨酸，并需磷酸吡哆醛、NADPH及FAD等辅助因子参与。（二）鞘磷脂的代谢

体内含量最多的鞘磷脂是神经鞘磷脂。神经鞘磷脂合成时，在相应转移酶的催化下，将CDP-胆碱或CDP-乙醇胺携带的磷酸胆碱或磷酸乙醇胺转移至N-脂酰鞘氨醇上，生成神经鞘磷脂。神经鞘磷脂的分解由神经鞘磷脂酶催化，产物为磷酸胆碱（磷酸乙醇胺）及N-脂酰鞘氨醇。第五节胆固醇的代谢Section5MetabolismofCholesterol需要解决的问题：胆固醇的分子结构有何特点？哪些酶可催化胆固醇的酯化反应？胆固醇合成的组织器官包括哪些？原料是什么？主要的反应步骤包括哪些？关键酶是哪一个？能量及NADPH消耗量是多少？胆固醇的合成代谢是怎样进行调节的？胆固醇可通过哪些方式进行转化？

一、胆固醇的结构及其酯化

ABC1234567891011121315161718192021222324252627D环戊烷多氢菲14胆固醇（cholesterol）的酯化在C3位羟基上进行，由两种不同的酶催化。存在于血浆中的是卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）。胆固醇+卵磷脂胆固醇酯+溶血卵磷脂

LCAT存在于组织细胞中的是脂肪酰CoA胆固醇酰基转移酶（ACAT）。胆固醇+脂肪酰CoA胆固醇酯+HSCoAACAT二、胆固醇的合成胆固醇合成部位主要是在肝和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。乙酰CoA经柠檬酸-苹果酸穿梭转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，36分子ATP和16分子NADPH。（一）胆固醇合成的部位和原料（二）胆固醇合成的基本过程胆固醇合成的基本过程可分为下列三个阶段：1．乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）：此过程在胞液和微粒体进行。HMG-CoA还原酶(HMG-CoAreductase)是胆固醇合成的关键酶。甲羟戊酸的合成2．甲羟戊酸缩合生成鲨烯：此过程在胞液和微粒体进行。MVA→5-焦磷酸甲羟戊酸→异戊烯焦磷酸→二甲丙烯焦磷酸→焦磷酸法呢酯→鲨烯。3．鲨烯环化为胆固醇：此过程在微粒体进行。鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（sterolcarrierprotein,SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。SCP（三）胆固醇合成的调节

1．膳食因素：饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶的活性，使胆固醇的合成减少；摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA还原酶活性增加而导致胆固醇合成增多。

2．胆固醇及其衍生物的变构调节：胆固醇及其氧化产物，如7

-羟胆固醇，25-羟胆固醇等可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活性。3.共价修饰调节：HMG-CoA还原酶可被AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）磷酸化修饰而转变为无活性型。

4．激素的调节：

胰岛素和甲状腺激素可通过诱导HMG-CoA还原酶的合成而使酶活性增加；胰高血糖素和