生物化学 第五章脂 类 代 谢学习资料

第四章脂代谢(P380)Lipidmetabolism主要内容第一节脂类的概念及消化吸收和转运第二节脂肪的分解代谢第三节脂肪的生物合成第四节磷脂和糖脂的代谢第五节胆固醇的代谢第六节脂代谢调节脂类单纯脂类复合脂类衍生脂类甘油三酯蜡磷脂糖脂萜类甾醇类(固醇类）脂类概述脂类（lipid）(脂质）是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是脂肪酸和醇形成的酯类及其衍生物。定义含有脂肪酸不含脂肪酸

分类含量

分布

生理功能脂肪：

甘油三酯

95﹪脂肪组织、血浆1、储脂供能2、提供必需脂肪酸3、促脂溶性维生素吸收4、热垫作用5、保护垫作用6、构成血浆脂蛋白其它：糖酯、胆固醇及其酯、磷脂5﹪生物膜、神经、血浆1、维持生物膜的结构和功能2、胆固醇可转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸等3、构成血浆脂蛋白甘油三脂(triglyceride,TG)单纯脂类自然界脂肪酸多数由14-20个碳原子组成，且都为偶数，包括饱和与不饱和脂肪酸。2,3-双酰基-1--D-葡萄糖-D-甘油2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油X=胆碱、H、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等

甘油磷脂(phosphoglyceride)C

H

2

C

H

C

H

2

O

O

O

C

O

(CH

2

)m

C

H

3

C

O

(CH

2

)n

C

H

3

P

O

O

H

O

x

复合脂类贮存脂类

三脂酰甘油(triacylglycerol,TAG)也称为甘油三酯(triglyceride,TG)和蜡生物学功能分类2.结构脂类固醇、磷脂和糖脂

3.活性脂类类固醇、萜

Biochemystry甘油三酯

甘油磷脂(phosphoglyceride)胆固醇酯脂类物质的基本构成FAFAFA

甘油FAFAPiX

甘油X=胆碱、H、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等胆固醇FAFA:脂肪酸Biochemystry游离脂肪酸的来源：自身合成以脂肪形式储存，需要时从脂肪动员，多为饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸

食物供给包括各种脂肪酸，其中一些不饱和脂肪酸，动物不能自身合成，需从植物油摄取。*必需脂酸：

亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂肪酸是人体不可缺乏的营养素，又不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂酸。Biochemystry脂类的消化:条件：

1、乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用；

2、酶的催化作用部位：

主要在小肠上段脂类的消化吸收和运转乳化作用：乳化剂使两种不相溶的液体之间张力降低，使一种液体以极小状态均匀分布在另一种液体中。消化过程及相应的酶：乳化消化酶甘油三酯产物食物中的脂类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

微团(micelles)FFA:游离脂肪酸脂肪酶（有两类）α-脂酶：水解三酰甘油两端的酯键，形成二酰甘油、β-单酰甘油；β-脂酶：水解β-单酰甘油的β-酯键形成脂酸和甘油。

βαα三酰甘油各类脂酶的水解情况β单酰甘油ααβ二酰甘油βαα三酰甘油α-脂酶α-脂酶β-脂酶磷脂酶A1磷脂酶A2磷脂酶C磷脂酶D磷脂酶

磷脂酶A1磷脂酶A2磷脂酶C磷脂酶D磷脂酶

脂肪吸收的三种形态：◆完全水解——甘油和脂肪酸◆不完全水解——单酰甘油、二酰甘油◆完全不水解——经胆汁乳化为脂肪微粒

脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等以及未分解的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixedmicelles)，被肠粘膜细胞吸收。脂肪酸甘油脂肪酸甘油甘油三脂重新合成磷脂、胆固醇载体蛋白乳糜微粒淋巴系统高密度脂蛋白低密度脂蛋白极低密度脂蛋白乳糜微粒组织和器官血液系统肝水解、氧化

储存（肝脂）血长链脂酸的吸收和转运小肠粘膜细胞（膜外）（膜内）②加工①③油脂中间代谢概况

由食物中消化吸收的脂类糖类氨基酸血脂分泌（皮肤）储存脂（以中性脂肪为主）肝脂脱饱和、碳链加长或缩短组织脂（非肝组织主要为磷脂）磷脂氧化生能氧化生能第二节

脂肪的分解代谢

一、脂肪的水解二、甘油的转化三、脂肪酸的分解代谢四、酮体的代谢甘油三酯甘油二酯甘油单酯甘油脂肪组织中：脂肪酶脂肪酸脂肪酸甘油二酯脂肪酶脂肪酸甘油单酯脂肪酶一、脂肪分解脂肪动员（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二、甘油的代谢(在肝细胞,非脂肪细胞P381)分解：活化→脱氢→糖代谢彻底氧化3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮糖异生糖酵解三、脂肪酸的分解代谢

β-氧化作用α-氧化作用ω-氧化作用2、不饱和脂肪酸的氧化3、奇数碳链脂肪酸的氧化CH3-(CH2)n-

CH2-

CH2-COOH

1、饱和脂肪酸的氧化分解途径进行场所：线粒体基质1、饱和脂肪酸的β-氧化作用

（2）β-氧化过程（1）β-氧化作用的概念及试验证据

脂肪酸的活化和转运

β-氧化的生化过程

β-氧化过程中能量的释放及转换效率β-氧化作用的概念概念

RCH2CH2C~SCoAORC~SCoAO+CH3CO~SCoA

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。→β-氧化作用的试验证据

试验证据

1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。

-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：苯甲酸+甘氨酸→马尿酸苯乙酸+甘氨酸→苯乙尿酸脂肪酸的活化和转运

a、脂肪酸的活化

OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶

OR-C-SCoAATPAMP+PPi消耗2分子高能键限速酶b、脂酰CoA的运转肉碱的作用转运进线粒体β-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2

-

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||脂酰CoA的β氧化的主要生化反应：脱氢加水再脱氢硫解RCH2CH2C~SCoAORC~SCoAO+CH3CO~SCoA脂酰CoAL(+)-β羟脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA

脂酰CoA

脱氢酶反⊿2-烯脂酰CoAL(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶

NAD+NADH+H+烯脂酰CoA

水化酶H2OFADFADH2

β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SHRCHOHCH2C~SCoAOβαRCOCH2C~SCoAOβαRCH=CHC~SCoAOβα

氧化的生化历程

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA

脱氢酶脂酰CoA

烯脂酰CoA

水化酶

β-羟脂酰CoA

脱氢酶

β-酮酯酰CoA

硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA

+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoARCH2CH2C~SCoAORCH=CHC~SCoAORCHOHCH2C~SCoAORCOCH2C~SCoAORC~SCoAO+CH3CO~SCoA脂酰CoA

脱氢酶L(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶

NAD+NADH+H+烯脂酰CoA

水化酶H2OFADFADH2

β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SHRCH2CH2C-OHORCH2CH2C~SCoAO脂酰CoA

合成酶肉碱转运载体ATPCoASHAMP

PPiH2O呼吸链1.5ATPH2O呼吸链2.5ATP线粒体膜TCAβ-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：108–2=106ATP例：软脂酸7次β-氧化8

乙酰CoACH3(CH2)14COOH7

NADH7

FADH210ATP

2.5ATP

1.5ATP

80ATP17.5ATP10.5ATP108ATP能量转换率=-30.54KJ106-9730KJ100%=33软脂酸的ΔG°′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（位于动物细胞过氧化物酶体）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（位于肝肾细胞内质网）2、不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的活化和转运与饱和脂肪酸相同，也是经过b-氧化。但它需要另外两个酶：异构酶和还原酶。CH3(CH2)7C=C-CH2(CH2)6C~SCoAO例如：油酸的氧化油酰CoAHHCH3(CH2)7C=C-CH2-C~SCoAOΔ3-反式-十二烯脂酰CoAHHCH3C~SCoAO三轮b-氧化CH3(CH2)7CH2-C=C-C~SCoAOHH烯脂酰CoA异构酶烯脂酰CoA水合酶CH3(CH2)7CH2-CH-CH-C~SCoAOOHΔ2-反式-十二烯脂酰CoAb-氧化ATP、CoASH3、奇数碳脂肪酸的氧化----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CoB123丙酰CoA酮体的代谢(P387)

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(草酰乙酸不足,P387)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合酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶CoASH葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸酵解途径1-磷酸葡萄糖糖原PEP丙酮酸胞

液乳

酸氨基酸糖异生途径丙酮酸草酰乙酸氨基酸草酰乙酸酶酶果糖二磷酸酶-1葡萄糖-6-磷酸酶甘油3-磷酸甘油ATPADPNAD+NADH+H+ADPATP2分子ATP异柠檬酸脱氢酶

-酮戊二酸脱氢酶系柠檬酸合酶酮体的分解

（肝外组织:心肌、肾上腺皮质和脑）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--羟丁酸琥珀酸第三节脂肪的生物合成

一、脂肪酸的生物合成二、磷酸甘油的生物合成三、三酰甘油的生物合成脂肪酸的生物合成1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长3、不饱和脂肪酸的合成1.软脂酸的从头合成（1）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白

(acylcarrierprotein，ACP)（2）乙酰CoA运转：柠檬酸转运体系（3）乙酰CoA活化：

丙二酸单酰ACP的形成（4）脂肪酸生物合成的反应历程

组织：肝(主要)、脂肪和乳腺组织

亚细胞：

胞液：主要合成16碳的软脂酸

肝线粒体、内质网：碳链延长1.合成部位：软脂酸的合成代谢NADPH的来源：1.磷酸戊糖途径(主要来源)2.胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH2.合成原料：乙酰CoA的主要来源：

葡萄糖

乙酰CoA

乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环(citratepyruvatecycle)出线粒体。氨基酸

（主要）线粒体膜胞液线粒体基质柠檬酸柠檬酸乙酰CoACoA草酰乙酸柠檬酸合酶苹果酸丙酮酸书P389草酰乙酸CoA乙酰CoA柠檬酸裂解酶丙酮酸NADPH+H+

NADP+苹果酸酶苹果酸NADH+H+NAD+(1)丙二酰CoA的合成

酶-生物素-COO-

+乙酰CoA

酶-生物素+丙二酰CoA

总反应：

丙二酰CoA

+ADP+PiATP+HCO3-

+乙酰CoA3.软脂酸合成的过程：

酶-生物素+HCO3-酶-生物素–COO-

ADP+PiATP

乙酰CoA羧化酶(acetylCoA

carboxylase)，是脂肪酸合成的限速酶，存在于胞液中其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。(2)软脂酸合成

从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。各种生物合成脂酸的过程基本相似。脂肪酸合酶系结构模式①②③④⑤⑥中央巯基SH外围巯基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA/丙二酸单酰CoA:ACP转移酶②β-酮脂酰-ACP合酶

③β-酮脂酰-ACP还原酶④β-羟脂酰-ACP脱水酶

⑤烯脂酰-ACP还原酶⑥硫酯酶植物和细菌中脂肪酸合酶各组分是分开存在的。ACPSH*软脂酸合酶动物中：有6种酶蛋白(乙酰CoA/丙二酰CoA酰基:ACP转移酶、β酮脂酰合酶、β酮脂酰还原酶、β羟脂酰基脱水酶、烯脂酰还原酶和硫酯酶)，聚合在一起构成多酶体系。

脂酰基载体蛋白(ACP)，是脂酰基载体，其作用犹如CoA在脂肪酸降解中的作用。泛酸磷酸泛酰巯基乙胺丙二酸单酰ACP的形成：||

OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoA

OCH3C-S~CoA

乙酰CoA

||+ATPHCO3-ADP+Pi||

OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPCoA乙酰CoA

羧化酶生物素丙二酸单酰CoA:ACP转移酶脂肪酸从头合成的生化历程a、缩合b、加氢c、脱水

OCH3C~SACP+||d、加氢

OOCH3-C-CH2-

C~SACP

ＯCH3-CH=CH-C-SACP

||

ＯCH3-CH2

-

CH2-

C-SACP||||

OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACP

OHOCH3-C-CH2-

C~SACPCO2H丁酰CoA

ＯCH3CH2CH2C-SACPOCH3COCH2C-SACPβ-酮丁酰ACP||OCH3C~SACP乙酰ACP||+β-羟脂酰ACP脱水酶

β-酮脂酰ACP还原酶

NADP+NADPHCoASHOOHO-C-CH2C-S-ACP

丙二酸单酰-ACP||||OHOCH3-CH-CH2-C-S-ACPD-β-羟丁酰-ACP|||OCH3CHCH-C-S-ACP=α,β-反式-烯丁酰ACP||H2Oβ-烯脂酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶脂肪酸生物合成的反应历程CH3COCoACH3CO-SACPCH3COCH2CO-SACP

β-酮丁酰ACP（“酮”）CO2+ACPC2C2C2C2C2C2丁酰ACPCH3CH2CH2CO-SACP

NADPH+H+NADP+CH3CH(OH)CH2CO-SACP

D-β-羟丁酰ACP（“醇”）NADP+NADPH+H+β-烯丁酰ACP（“烯”)CH3CH=CH2CO-SACPH2OCH3(CH2)14CO-SACPHOOCCH3CO-SACPHOOCCH3COCoACH3COCoA+CO2ACP还原酶合酶脱水酶还原酶转移酶Biochemystry脂酸碳链的延长内质网脂酸碳链延长酶系

以丙二酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子，合成过程类似软脂酸合成，但脂酰基连在CoASH

上进行反应，可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。线粒体脂酸碳链延长酶系

以乙酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢，过程与β氧化的逆反应基本相似，一轮反应增加2个碳原子，可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。不饱和脂肪酸的合成(1)去饱和作用(P393图示）NADPH+H+RCH＝CH-(CH2)nC-sCoACyt.b5还原酶(FAD)(FADH2)Cyt.b5还原酶2Cyt.b5(Fe2+)(Fe3+)2Cyt.b5NADP+去饱和酶(Fe2+)(Fe2+)去饱和酶RCH2-CH2-(CH2)nC-sCoAOO+O2+2H++2H2O去饱和作用是在内质网上进行的氧化反应C16:0(软脂酸)-2H,去饱和C18:0(硬脂酸)△9-C18:1(油酸)△9-C16:1(棕榈油酸)(2)多烯脂酸的形成+C2延长-2H,去饱和延长△8，11，14-C20:3（二十碳三烯酸）延长去饱和去饱和高饱和脂肪酸△9，10-C18:2(亚油酸)植物中发生，脊椎动物中不发生△9，12，15-C18:3(a-亚麻酸)植物△8，9，12-C18:3(

-亚麻酸)△5，8，11，14-C20:3（花生四烯酸）甘油的合成（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三酰甘油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（肝脏和脂肪组织）脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同第四节磷脂的降解与合成一、磷脂的结构及降解二、磷脂的生物合成X=胆碱、H、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等

甘油磷脂(phosphoglyceride)C

H

2

C

H

C

H

2

O

O

O

C

O

CH

2

R1

C

O

CH

2

R

2

P

O

O

H

O

x

甘油磷脂通式通常R1为饱和脂肪酸R2为不饱和脂肪酸磷脂酰胆碱

磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油磷脂酶A1磷脂酶A2磷脂酶C磷脂酶D1、磷脂的分解代谢

1、磷脂的合成代谢

原核生物的磷脂合成

磷脂酸CDP-甘油二酯

PPiCTP

磷脂酰丝氨酸丝氨酸CMP

磷脂酰肌醇肌醇CMP乙醇胺和胆碱的活化HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH2磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CDP-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+磷脂的合成(哺乳动物）磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成CDP-乙醇胺CMP葡萄糖3-磷酸甘油1，2-甘油二酯磷脂酸1，2-甘油二酯CDP-胆碱CMP2RCOCoA2CoAPi转酰酶磷酸酯酶转移酶磷脂酰胆碱(CH3)3N-CH2-CH3-OP磷脂酰乙醇胺H3N-CH2-CH3-OP-甘油二酯-甘油二酯