生物化学课件：脂代谢

1脂类代谢2一、脂质的消化吸收和转运二、脂肪的分解代谢三、脂肪的生物合成四、磷脂和糖脂的代谢五、胆固醇的代谢六、脂代谢调节主要内容脂类4皮下，腹腔、肌肉间隙和脏器周围，其储量易受进食情况好坏的影响——动脂☞贮存和提供能量的主要物质；☞构成机体组织，维持体温，保护脏器，促进脂溶性维生素和其它脂溶物质的吸收；☞构成激素等活性物质的重要成分。2、脂肪的生理功能1、脂肪的分布一、脂类的消化吸收和转运5脂肪食物胆囊小肠毛细管小肠粘膜细胞乳糜微粒脂蛋白脂肪酶肌肉细胞或脂肪细胞①摄入的脂肪在小肠中被胆汁酸盐乳化形成微团（大脂肪滴乳化成小脂肪滴）②小肠内的脂肪酶消化三脂酰甘油为脂肪酸和甘油③消化产物被肠粘膜细胞吸收，并再次转化为三脂酰甘油脂肪的吸收——小肠6脂肪食物胆囊小肠毛细血管小肠粘膜细胞乳糜微粒脂蛋白脂肪酶肌肉细胞或脂肪细胞④三脂酰甘油与胆固醇、磷脂和载脂蛋白混合成乳糜微粒（CM）⑤乳糜微粒经淋巴系统和血流运输至组织⑥毛细血管中的脂蛋白脂肪酶催化脂肪形成脂肪酸和甘油⑦脂肪酸进入细胞，甘油转运到肝脏和肾脏⑧脂肪酸氧化或再合成为脂肪贮存7脂类物质的运输——血液载脂蛋白（apolipoprotein，apo）——是以脱脂形式存在的蛋白质成分☞

apo是血液中的脂结合蛋白质，负责三酰甘油、磷脂、胆固醇、胆固醇酯等物质在不同器官间的转运。☞

apo与脂质结合形成几种不同类型的脂蛋白颗粒

8血浆脂蛋白（plasmalipoprotion）的种类①CM（乳糜微粒）：小肠合成，转运外源性脂肪（小肠→体内）②VLDL（极低密度脂蛋白）：肝脏合成，转运外源性脂肪（肝→肝外组织）③LDL（低密度脂蛋白）：血管中由VLDL脱脂肪形成，转运胆固醇和磷脂到肝外（动脉粥样化）④HDL（高密度脂蛋白）：最初在肝脏合成，收集肝外胆固醇和磷脂到肝（与心血管疾病成负相关）CM（50~200nm）VLDL（28~70nm）LDL（20~25nm）HDL（8~11nm）91、甘油代谢2、脂肪酸的氧化☞脂肪酸的跨膜运输☞饱和脂肪酸的β-氧化及与能量的关系☞不饱和脂肪酸的氧化☞奇数碳脂肪酸的氧化3、脂肪酸的α氧化和ω-氧化4、酮体的代谢二、脂肪的分解代谢10三脂酰甘油(triacylglycerol)由脂蛋白脂肪酶降解和载脂蛋白活化成甘油和脂肪酸1-软脂酰-2,3-二油酸-甘油软脂酸(Palmitic

axid)油酸(Oleicacid)99甘油甘油激酶3-磷酸甘油脱氢酶3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛丙酮酸葡萄糖糖异生糖酵解脂肪中可用能量脂肪酸链——95%甘油——5%1、甘油代谢丙糖磷酸异构酶12脂肪酸氧化的化学步骤第一步第二步第三步2、脂肪酸的氧化脂肪酸活化脂肪酸

-氧化TCA循环与氧化磷酸化肉毒碱转运进入线粒体脂酰辅酶A合成酶

ATPHS-COA产物：脂肪酰辅酶A脂肪酸β-氧化脂肪酸+辅酶A+ATP

脂酰辅酶A+AMP+2Pi产生脂酰辅酶A的总反应

焦磷酸立即被水解使激活反应偏向形成脂酰辅酶A的方向进行

ATP中2个高能键水解脂酰辅酶A合成酶15脂酰辅酶A经酰基肉碱/肉碱转运蛋白进入线粒体脂肪酸氧化的限速步骤脂酰肉碱/移位酶16第一阶段长链脂肪酸氧化产生乙酰COA第二阶段乙酰COA经TCA循环被氧化为CO2第三阶段电子通过呼吸链传递给O2，经氧化磷酸化合成ATP饱和脂肪酸的β-氧化——16碳软脂酸为例为了克服C-C键的相对稳定性，C-1羧基通过连接辅酶A分子而被激活，使脂酰基在C-3位置即β位置发生氧化，故被称为β-氧化。18反烯脂酰-CoA1920β-氧化与能量213、不饱和脂肪酸的氧化例1：油酸的氧化18:1（△9）油酸的C-9和C-10之间有一个顺式双键。β-氧化3次后形成顺-△9-12-烯脂酰COA，因双键位置不对，它不是烯脂酰COA水合酶的底物。烯脂酰COA异构酶的作用下形成反-△2-12-烯脂酰COA，成为烯脂酰COA水合酶的合适底物继续进行β-氧化。油酸和硬脂酸相比少产生一个FADH222例2：亚油酸的氧化18:2（△9，△12）不饱和脂肪酸氧化“法则”通过2,4-二烯脂酰COA还原酶和烯脂酰COA异构酶改变双键位置形成β-氧化的合适底物。234、奇数碳原子脂肪酸的氧化动物体内的脂肪酸多为偶数反刍动物中奇数脂肪酸含量较高，提供25%的能量奇数脂肪酸通过β-氧化产生的丙酰COA经羟化、异构形成琥珀酰COA进入TCA循环（差向异构酶）24脂肪酸α-氧化：1956年，由P.K.Stumpf首先在植物种子和叶片中发现，后在动物脑和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。

脂肪酸在酶催化下，α碳原子发生氧化，生成1分子CO2

和比原来少1个碳原子的脂肪酸。5、脂肪酸的α-氧化和ω-氧化不需要脂肪酸的活化不生成ATP25引入一个羟基到ω碳原子（离羧基最远的碳原子）脂肪酸ω-氧化：中长链脂肪酸（10C或12C）末端的甲基碳在过氧化物酶体或内质网内进行的少见的氧化方式脂肪酸不需要活化混合功能氧化酶醇脱氢酶醛脱氢酶β-氧化三羧酸循环己二酸琥珀酸乙醛酸循环6.乙醛酸循环——三羧酸循环支路三羧酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①柠檬酸合酶②顺乌头酸酶③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶目录草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸只有一些植物和微生物兼具有这样的途径；异柠檬酸裂解酶异柠檬酸琥珀酸乙醛酸①②乙醛酸乙酰CoA苹果酸苹果酸合成酶糖异生油类植物种子中的油脂代谢糖乙醛酸循环草酰乙酸乙酰CoA31脂肪酸β-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径，脂肪酸氧化可以供应机体所需要的大量能量脂肪酸β-氧化过程中生成的乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物

7、脂肪酸β-氧化的生理意义乙酰COA的去向类固醇的前体合成脂肪酸的前体转化为酮体TCA328、酮体的生成和利用酮体：脂肪酸氧化分解时产生的特有的中间代谢物乙酰乙酸（acetoacetate）

β-羟丁酸（β-hydroxybutyrate）丙酮（acetone）酮体：肝内产生，肝外利用

糖酵解产生的丙酮酸不足以生成草酰乙酸乙酰辅酶A不能进入TCA而堆积3334酮体的生成去除COA基团35◆肝外组织广泛存在利用酮体的酶（肝内缺乏）◆酮体的生成相当于进行了β-氧化的前3步，而硫解步骤交给肝外①脱氢②加水③再脱氢肝脏④硫解肝外TCA和氧化磷酸化酮体的利用3637血脑屏障：由脑内毛细血管的内皮细胞和邻近细胞紧密连结而形成的一种具有选择性通透作用的屏障。主要功能：阻止有害物质进入脑组织；维持脑细胞内环境的相对稳定，以保证其正常的生理功能。物质通过血脑屏障的方式：扩散：水、气体载体：葡萄糖、氨基酸、各种离子等38乙酰乙酸和β-羟丁酸作为心脏、骨骼肌、肾和脑的能量来源低血糖时，肝脏的草酰乙酸用于糖异生，TCA被抑制迫使乙酰COA合成酮体酮体的代谢意义酮体的作用：1）是肝输出能源的一种形式；2）酮体是小分子，溶于水，可通过血脑屏障和毛细血管，是肌肉、脑、心、肾的能源分子；3）正常血液中0.3-5mg/dl，体内可分解之；饥饿、糖尿病时，脂肪动员，酮体，引起酮症酸中毒。40脂类的合成代谢41

脂肪酸合成总览脂类的合成代谢42乙酰辅酶是合成脂肪酸的原料A柠檬酸-丙酮酸穿梭体系431.脂肪酸的合成

脂肪酸合成：通过连续添加2碳单位（乙酰CoA）合成

-合成步骤类似于“反转的β-氧化”

-合成和分解是两条不同的代谢通路，使用不同的辅助因子和不同的酶系催化

-脂肪酸（FA）合成需要NADPH提供还原动力

-场所：哺乳动物：细胞溶胶；植物：叶绿体

脂肪酸合成的“中间演员”

-需要3-碳的中间产物丙二酸单酰CoA

-乙酰CoA羧化酶（催化形成丙二酸单酰CoA，生物素辅基）

-脂肪酸合酶复合体有7个酶和1个ACP（酰基载体蛋白）44NADPH的来源45乙酰COA活化为丙二酸单酰COA乙酰COA+CO2+ATP→丙二酸单酰COA+ADP+Pi生物素羧化酶转羧酶Biotincarboxylcarrierprotin,BCCP46对COA这个位置是3’磷酸AMP磷酸泛酸巯基乙胺连接丙二酰泛酸ACP的Ser残基E.Coli脂肪酸合酶复合体ACP酰基载体蛋白（aclycarrierprotein)AT乙酰COA-ACP转乙酰酶KSβ-酮脂酰-ACP合酶MT丙二酰COA-ACP转移酶KRβ-酮脂酰-ACP还原酶HDβ-羟脂酰-ACP脱水酶ER烯脂酰-ACP还原酶动物细胞还有：软脂酰-ACP硫酯酶脂肪酸合酶（fattyacidsynthase)47脂肪酸的合成：反转的

-氧化缩合、还原、脱水、还原——脱氢、加水、再脱氢、硫解丙二酰基团

乙酰基团（第一个乙酰基）-酮丁酰基团(乙酰乙酰ACP）①缩合反应乙酰COA和丙二酸单酰COA加载到脂肪酸合酶上脱缩并缩合形成

-酮丁酰ACP-酮丁酰基团-羟丁酰基团②羰基还原

-酮丁酰基加氢还原为-羟丁酰-ACPβ-酮脂酰-ACP还原酶β-酮脂酰-ACP合酶48-羟丁酰基团,-烯丁酰基团③脱水

-羟丁酰基脱水形成,-烯丁酰-ACP,-烯丁酰基团丁酰基团④还原

,-烯丁酰基团加氢还原为丁酰-ACP

-羟脂酰-ACP脱水酶烯脂酰-ACP还原酶丁酰从ACP的-SH转至-酮脂酰ACP合酶的-SH上49软脂酸的形成软脂酸的合成步骤1.启动：乙酰COA加载到脂肪酸合成酶上2.加载：丙二酸COA加载到脂肪酸合成酶上3.缩合、还原、脱水、还原

——第2.3步重复7次4.水解：释放出软脂酸软脂酸（16C）合成结算（1）合成7个丙二酸单酰-COA：

7乙酰-COA+7CO2+7ATP→7丙二酸单酰-COA+7ADP+7Pi（2）7轮缩合-还原-脱水-还原：乙酰-COA+7丙二酸单酰-COA+14NADPH+14H+→

软脂酸+7CO2+8COA

+14NADP++6H2O（3）总反应：

8乙酰-COA+7ATP+14NADPH+14H+→

软脂酸+8COA

+6H2O+7ADP+7Pi+

14NADP+乙酰CoA羧化酶的别构调节和激素调节

真核生物:脂酸合成的调节

奇数碳原子脂酸：丙酰CoA作引物（起始物）

带支链的脂酸：异丁酰CoA作引物（起始物）

53软脂酸碳链延长与去饱和54脂肪酸合成与β-氧化

脂酸合成和脂酸降解的比较

区别点合成分解(β-OX）亚细胞部位胞液线粒体酰基载体ACPCoA二碳片段丙二酰CoA乙酰CoA还原当量NADPHFAD、N