《生物化学》-脂质代谢

第十章脂质代谢第一节脂肪的分解代谢（一）脂肪酶与甘油三酯的酶促水解二、甘油的代谢实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成1、在胞浆中沿着EMP的逆途径生糖2、线粒体内转变成丙酮酸后通过氧化脱羧进入TCA完全氧化α-磷酸甘油脱氢酶（胞浆）三、脂肪酸的氧化分解

主要内容包括：1.β-氧化作用的概念及试验证据2.氧化过程（1）脂肪酸的活化和转运（2）β-氧化的生化过程（3）β-氧化过程中能量的释放及转换效率（一）偶数碳原子饱和脂肪酸的β-氧化1.β-氧化作用的概念及实验证据（1）概念（2）实验证据

1904年，德国科学家F.Knoop用不被动物降解的苯环标记脂肪酸的ω-碳原子后饲喂狗，发现喂饲标记偶数碳的脂肪酸时，尿中排出的均为苯乙尿酸，而喂饲标记奇数碳的脂肪酸时，尿中排出的均为马尿酸。据此实验结果，推导出了β-氧化学说。脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作β-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-COOH（苯甲酸）带标记的奇数碳原子脂肪酸C2化合物甘氨酸苯甲尿酸（马尿酸）-CH2-(CH2)2n-COOH-CH2COOH（苯乙酸）C2化合物带标记的偶数碳原子脂肪酸甘氨酸苯乙尿酸（犬尿酸）2.β-氧化过程（1）脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化：胞浆中，脂酰CoA合成酶催化，

ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰-CoAb、脂酰CoA的运转肉毒碱的作用+CoA-SH脂酰CoA合成酶ATPAMP+PPiR-C~SCoAOR-C-OHO脂酰肉碱转移酶I和酶II的调节酶I:受胰岛素间接抑制。胰岛素可诱导乙酰辅酶A羧化酶的合成，使丙二酸单酰CoA浓度增加，丙二酸单酰CoA直接抑制酶I。酶II：受胰岛素直接抑制。饥饿时，血液葡萄糖不足，胰岛素分泌减少，降低对酶I,酶II的抑制，促使脂酰基转运至线粒体基质氧化供能。例题：当胞浆中脂肪酸合成旺盛时，线粒体中脂肪酸氧化（

β-氧化）就会停止，其中的机制是什么？主要是因为胞浆中脂肪酸合成的限速物质是丙二酸单酰辅酶A。当胞浆中脂肪酸合成旺盛时，说明丙二酸单酰辅酶A的浓度会很高，可以直接抑制肉碱脂酰转移酶I，这样长链的脂酰CoA就不能转入到线粒体中，脂酰CoA被阻断在胞浆中，所以，β-氧化就不能进行。（2）β-氧化的反应步骤脱氢加水再脱氢硫脂解脂肪酸在生物体内完全氧化分解成CO2和H2O需经历三个阶段：思考：骆驼依靠什么在沙漠行走？胖熊的冬眠过程也是依靠β-氧化利用脂肪作为唯一的燃料。3.β-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：131–2=129ATP例：软脂酸:CH3(CH2)14COOH7次β-氧化，产生8乙酰辅酶A，按P/O比3和2计算。

7FADH212ATP

3ATP2ATP96ATP21ATP14ATP131能量转换率=12930.5/9790.56408乙酰CoA7NADH（二）单不饱和脂肪酸的氧化油酰基CoA（

918：1）CH3(CH2)7CH=CH-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO~CoA6CH3-CO-CoA

2-反-十二碳烯脂酰CoA经过三次β-氧化

2-反-3-顺-烯脂酰CoA异构酶烯脂酰CoA水化酶再开始β-氧化

3-顺-十二碳烯脂酰CoAHHCH3(CH2)7-C=C-CH2–

C~CoAOHHCH3(CH2)7CH2-C=C-C~CoAOOHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-C~CoA

OHβ-羟-十二碳脂酰CoA（三）脂肪酸氧化的其它途径1、奇数碳链脂肪酸的氧化（1）首先依偶数碳原子脂肪酸相同的方式进行氧化，最后一轮产物是丙酰辅酶A和乙酰辅酶A（2）丙酰辅酶A的氧化CH3CH2C~SCoAOCOOHCH-CH3C~SCoAoHOOCCH2CH2C~SCoAO甲基丙二酸单酰辅酶A变位酶（VB12）琥珀酰辅酶ATCA通过羧化支路、逆EMP途径生糖完全氧化丙酰辅酶A羧化酶-生物素CO2ATP+H2OADP+Pi例题：说明辅酶维生素B12在奇数碳原子氧化途径中的功能答：奇数碳原子脂肪酸先经历几轮β-氧化后，最后一轮形成产物丙酰辅酶A，继续氧化时会首先羧化形成甲基丙二酸单酰辅酶A，然后在甲基丙二酸单酰辅酶A变位酶作用下形成琥珀酰辅酶A，这一酶促反应需要有辅酶维生素B12参与。2、脂肪酸的α-氧化RCH2CH2COOH加单氧酶

L-α-羟基脂肪酸OHRCH2CHCOOHNAD+NADHRCH2CCOOHo脱氢酶α-酮酸α-酮酸脱羧酶CO2RCH2COOH少一个碳原子的脂肪酸3、脂肪酸的ω-氧化CH3（CH2）nCOO-[O]CH2（CH2）nCOO-OH[O]-OOC（CH2）nCOO-然后，从α，ω两端同时进行β-氧化，氧化效率高。四、酮体的生成和利用1、酮体的生成合成部位：肝脏线粒体合成原料：乙酰辅酶A合成过程：肝细胞中乙酰辅酶A代谢结局：（1）进入TCA彻底分解（决定于草酰乙酸的浓度）（2）合成酮体（线粒体）（3）重新合成脂肪酸（胞浆、线粒体、内质网）（4）合成胆固醇（胞浆、内质网）2CH3C~SCoAOCH3CCH2C~SCoA+HSCoAOO缩合CH3CCH2COOHOCH3C~SCoAOH2OHSCoAHMGCoA裂解OHOOCCH2CCH2C~SCoAOHCH3乙酰乙酸β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶AOCH3CCH3CH3CHCH2COOHOH丙酮β-羟基丁酸还原少量脱羧NADHNAD+例题：肝细胞从乙酰辅酶A合成乙酰乙酸的途径中，乙酰乙酸的直接前体是（）（1）β-羟基丁酰-CoA（2）β-羟基丁酸（3）甲羟戊酸（4）β-羟基-β-甲基戊二酸单酰-CoA2、酮体的氧化肝脏中酮体血液肝外组织氧化乙酰乙酸β-羟基丁酸氧化乙酰乙酰辅酶A

HS~CoAHS~CoA2乙酰辅酶A

TCA丙酮随尿（肾）排出随呼吸（肺）排出饥饿，糖供给不足，或糖尿病的情况下，产生“酮酸症”。肝细胞缺乏上述酶，不能利用酮体。乙酰乙酰辅酶A第二节脂肪的合成代谢合成脂肪需要α-磷酸甘油和脂肪酸一、α-磷酸甘油的生物合成甘油激酶ATPADPNADH+H+NAD+α-磷酸甘油脱氢酶=O二、脂肪酸的生物合成主要细胞部位：胞浆（非线粒体合成途径）起始物质：乙酰辅酶A；终产物：软脂酸又称软脂酸合成途径1.乙酰辅酶A的穿膜运输（从线粒体至胞浆）丙酮酸—柠檬酸循环（一）饱和脂肪酸的合成主要牵涉两大类酶：乙酰辅酶A羧化酶软脂酸合成酶复合体乙酰辅酶A乙酰辅酶A乙酰辅酶A羧化酶复合体（3条肽链组成）：生物素载体蛋白，生物素羧化酶，转羧基酶。2.乙酰辅酶Ａ的羧化——合成丙二酸单酰辅酶A生物素羧化酶ADP+pi转羧基酶HHHHHATP此反应不可逆，是脂肪酸合成的限速反应步骤乙酰辅酶A羧化酶的调节控制（脊椎动物）：共价修饰调节：胰高血糖素和肾上腺素引发磷酸化抑制；

胰岛素引发去磷酸化激活。（当线粒体基质ATP浓度增高，柠檬酸出线粒体，在胞浆裂解产生乙酰辅酶A,激活乙酰辅酶A羧化酶。）变构调节抑制剂：软脂酰CoA激活剂：柠檬酸例题：脂肪酸合成的限速步骤是由——酶催化的反应，该酶是受——的变构激活。碳链的延伸——自甲基端至羧基端：起始物：乙酰辅酶A2C单位供体：丙二酸单酰辅酶A4C乙酰辅酶A6C3CCO23CCO23CCO216C大致过程：软脂酸合成酶系不同生物体内结构有所不同

3.植物和细菌脂肪酸合成酶系结构模式ACP①乙酰CoA:ACP转移酶②丙二酸单酰CoA:ACP转移酶③β-酮脂酰-ACP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

①②③④⑤⑥中央巯基SH外围巯基SHHSO-CH2-Ser-ACP4.软脂酸生物合成的反应过程乙酰CoA:ACP转移酶丙二酸单酰CoA:ACP转移酶β-酮脂酰-ACP合酶β-酮脂酰-ACP还原酶β-羟脂酰-ACP脱水酶烯脂酰-ACP还原酶ACPHSE3HSCH3C-SCoAOE1CH3C-SOACPE3HSCH3C-SOACPE3HSE2ACPE3HSCH3CCH2C-SOOCO2E3E4E5E6OE3HSACPCH3CH2-CH2C-SE1E3HSACPCH3CH=CHC-SOOHCH3CCH2C-SOACPE3HSHCH3C-SOE3ACPS哺乳动物在硫酯酶作用下水解，产生游离脂肪酸。细菌等产生软脂酰CoA。

8乙酰辅酶A+14NADPH+14H++7ATP

8辅酶A+软脂酸+14NADP++7ADP+7Pi+6H2O比较项目脂肪酸从头合成脂肪酸β-氧化进行部位胞浆线粒体运载系统（沟通胞浆与线粒体）柠檬酸（转移乙酰CoA至胞浆

）肉毒碱（转移脂酰CoA至线粒体脂酰基载体不同ACP-SHHS-CoA二碳单位参加的形式丙二酰CoA（从甲基端向羧基端延长）---酰基供体乙酰CoA（从羧基端到甲基端的缩短）------产物中间产物β-羟脂酰基的构型D-L-电子供体/受体电子供体NADPH（由还原途径构成）电子受体FAD、NAD+（由氧化途径构成）CO2

参加否参加否有无多酶复合体有（脂肪酸合成酶系无过程（两个过程不是逆反应，因为所用的酶和辅因子不同）缩合-还原-脱水-还原活化-脱氢-水合-脱氢-硫脂解总反应8乙酰辅A+7ATP+14NADPH+7H+→8CoA+软脂酸+7ADP+7Pi+14NADP++6H2O软脂酸+ATP+7H2O+7NAD++7FAD+8CoA→8乙酰辅A+7FADH2+7NADH+AMP+PPi

例题：β-氧化生成的β-羟脂酰CoA的立体异构体是——构型，而脂肪酸合成过程中生成的β-羟脂酰ACP的立体异构体是——构型。5.脂肪酸碳链在线粒体内加长

——线粒体合成途径软脂酰辅酶A+RCH2C-CH2-C~CoAOO缩合酶HS~CoARCH2CH-CH2-C~CoAOHOHRCH2CC-C~CoAOHRCH2CH2-CH2-C~CoAO还原NADH+H+NAD+脱水H2O还原NADPH+H+NADP+（1）进行部位：线粒体基质。（2）在软脂酰辅酶A（16C）的基础上延长碳链，2C单位供体是乙酰辅酶A，而不是丙二酸单酰辅酶A。（3）基本上是β-氧化的逆过程，只是烯脂酰辅酶A还原酶的辅酶是NADPH，而不是FADH2（4）脂酰基的载体是HSCoA，而不是ACP小结：内质网内碳链延长:在内质网内软脂酸的碳链延长，与胞液中脂肪酸合成过程基本相同（2C单位供体是丙二酸单酰辅酶A，NADPH+H+提供还原力,也经缩合、加氢还原、水合，再加氢还原等过程

）

只是其脂酰基不是以ACP为载体，而是与HS-CoA相连参加反应。RCH2CH2C~SCoAOCO2延长两个碳原子例题：脂肪酸合成中的碳链延长在线粒体中和内质网中的机制有何不同？（二）不饱和脂肪酸的合成1.单不饱和脂肪酸的生成软脂酰CoA棕榈油酰CoA脂酰CoA去饱和酶硬脂酰CoA油酰CoA脂酰CoA去饱和酶脂酰CoA去饱和酶是一种特殊的氧化酶，又称加氧酶。其催化过程中的电子传递机制表示如下：（1）氧化脱氢途径：在脂酸的第9、10碳位脱氢2222+2H+或NADPH,H+或NADP+（2）β-氧化、脱水途径中等长度的β-羟脂酰-ACPCH3......CH2CHCH2C-S-ACPOHO脱水CH3......CH=CHCH2C-CH2-C-S-ACPOOOCH3......CH=CHCH2C-S-ACPβ-烯脂酰-ACP保留双键的基础上延长2C单位β在饱和脂酸的β-碳位氧化成羟酸，再脱水形成双键。在保留双键的基础上继续进行碳链加长，形成单烯不饱和脂肪酸。2.多不饱和脂肪酸的形成和转变ω-3系列ω-6系列三、脂肪的生物合成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶磷酸甘油脂酰转移酶磷酸甘油脂酰转移酶磷脂酸磷酸酯酶二酰甘油脂酰转移酶思考：以甘油和软脂酸合成一分子三软脂酸甘油酯需要消耗多少高能键？第三节磷脂和鞘脂的代谢一、磷脂的代谢

1.甘油磷脂的分解磷脂酶A1、A2、C、D的特异性水解部位：2.甘油磷脂的合成HOCH2CH2NH3HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH3磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH3CDP-乙醇胺乙醇胺激酶CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶ATPADPCTPPPi胆碱激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3CDP-OCH2CH2N(CH3)3CDP-胆碱CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶CTPPPiPP（1）乙醇胺和胆碱的活化（ATP\CTP参与）++++++3SAMCH3SCH2CH2CHNH2COOH腺苷+（2）甘油二酯的活化磷脂酸CDP-甘油二酯丝氨酸磷脂、肌醇磷脂的合成是按此途径合成：甘油磷脂的合成途径I：磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成按此途径合成：+甘油磷脂合成途径II：例题：合成卵磷脂时所需的活性胆碱是（）（1）CDP-胆碱（2）GDP-胆碱（3）UDP-胆碱（4）ADP-胆碱3SAM磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）CDP-乙醇胺磷脂酰胆碱（卵磷脂）葡萄糖3-磷酸甘油磷脂酸1，2-甘油二酯脂酰CoACDP-胆碱甘油三酯2RCOSCoAPi转酰基酶磷酸酯酶转移酶CH3SCH2CH2CHNH2COOH腺苷+OHCMP2HSCoACMPHSCoA二、鞘脂的代谢（自学）第四节胆固醇的代谢一、胆固醇转化为活性物质1.胆固醇在肝脏中主要是转化为胆汁酸2.胆固醇是维生素D3的前体4.胆固醇的3-位羟基还可与脂肪酸（脂酰-CoA）结合成胆固醇酯（低密度脂蛋白，高密度脂蛋白内核的主要成分）3.合成类固醇激素（性激素属于类固醇激素）低密度脂蛋白（LDL）,高密度脂蛋白（HDL）低密度脂蛋白把胆固醇从肝脏运送到全身组织，当低密度脂蛋白过量时，它携带的胆固醇便积存在动脉壁上，久了容易引起动脉硬化。因此低密度脂蛋白被称为“坏的胆固醇”

高密度脂蛋白可以将动脉粥样硬化血管壁内的胆固醇“吸出”，并运输到肝脏进行代谢清除。因此，HDL具有“抗动脉粥样硬化性脂蛋白”的美称。——“血管清道夫”。二