简明生物化学原理 课件 第10章 脂质代谢1

第10章脂质代谢

LipidMetabolism简明生物化学原理本章主要内容三酰甘油的消化、吸收和转运脂肪的分解代谢酮体代谢脂质的生物合成脂类功能1、脂肪和油是很多生物主要的能量贮存形式；

（1）占用体积小；（2）放能量多；（3）产生代谢性水多2、提供给机体必需脂成分（1）必需脂肪酸（2）生物活性物质：激素、胆固醇、维生素等。3、生物体结构物质：作为细胞膜的主要成分4、保温缓压人体所需能量约40％来自脂肪。第一节脂肪的消化、吸收和转运（一）脂类的消化乳化消化酶产物食物中的脂类微团发生在脂质-水界面处甘油三酯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胰脂肪酶辅脂肪酶强效专一水解外源脂类底物为胆酸盐乳化的脂肪需要另一蛋白质—共脂肪酶专一水解甘油三酯的C1和C3酯键胰脂肪酶脂肪组织中的脂肪酶淋巴（二）脂类的吸收和转运吸收十二指肠下段及空肠上段乳糜颗粒蛋白质磷脂胆固醇第二节脂肪的分解代谢一、脂肪动员食物中的脂肪（外源性脂肪）经消化吸收（为碳链长短与饱和度的改造过程）后，贮存于脂肪组织（内源性脂肪）。脂库中贮存的脂肪经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出脂肪酸，并转移到肝脏的过程称为动员。过度的脂肪动员可能形成脂肪肝。激素敏感脂肪酶二、脂肪的分解甘油三酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶激素敏感脂肪酶(HSL):甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶，其活性受多种激素调节，故称激素敏感脂肪酶。受激素控制的内源性脂肪动员

三、脂肪酸的分解代谢1、饱和脂肪酸的氧化分解途径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

（一）饱和偶数脂肪酸的

-氧化1、脂肪酸

-氧化定义：脂肪酸在体内氧化时是从羧基端的

位碳原子开始氧化，每次分解出一个二碳片段（乙酰CoA）的过程。2、证明：FranzKnoop(1904)提出脂肪酸

-氧化（

-oxidation）假说，并通过苯基标记喂养试验3、部位：线粒体（和过氧化酶体，植物的乙醛酸循环体）

原核生物在细胞质中

组织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。4.脂肪酸活化活化反应特点:反应不可逆,一分子脂肪酸消耗2个高能键，增加脂肪酸水溶性和反应活性脂肪酸的活化（胞液）：脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与CoA酯化成脂酰CoA的过程。反应如下：脂酰CoA合成酶5.

脂酰CoA进入线粒体中、短链脂肪酸可直接穿过线粒体内膜，长链脂肪酸须经特殊的转运机制才可进入线粒体内，即肉碱(L-carnitine)转运。载体：肉碱（β羟-γ-三甲氨基丁酸）肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ（内膜外侧）:脂酸β-氧化的限速酶肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ（内膜内侧）丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移酶

脂肪酸的转运限速酶包括四个反复的过程：脱氢水合脱氢硫解脂酰CoA的

、

脱氢，生成反式烯酰CoA，酶以FAD为辅基;(2)

2-烯脂酰CoA的水合，形成L(+)

-羟脂酰CoA，由水合酶催化,底物只能为

2-不饱和脂酰CoA；(3)L(+)

-羟脂酰CoA脱氢，生成

-酮脂酰CoA，由脱氢酶催化，酶以NAD+为辅酶，只对L型底物有作用；(4)硫解（裂解、断链），由硫解酶(也叫酮脂酰硫解酶)催化。6.脂肪酸β-氧化的步骤脂肪酸β-氧化的步骤脂酰CoA脱氢酶烯脂酰CoA水合酶

-羟脂酰CoA脱氢酶

-酮脂酰CoA硫解酶

脂肪酸的活化需消耗1个ATP的二个高能键(2ATP)，在细胞液中进行。

脂肪酸β-氧化关键酶是肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ。

脂酰-SCoA需经肉碱携带进入线粒体。

β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。乙酰-CoA可进入TCA，氧化生成CO2和水，如此重复。

-氧化循环过程在线粒体基质内进行；反应不可逆

需要FAD，NAD+，CoA为辅助因子；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。饱和脂肪酸氧化小结1分子软脂酸彻底氧化以后ATP的收支情况与ATP产生有关的酶NADH或FADH2产生的量最终产生ATP的数目脂酰-CoA合成酶－2脂酰-CoA脱氢酶7FADH27×1.5＝10.5羟脂酰-CoA脱氢酶7NADH7×2.5＝17.5异柠檬酸脱氢酶8NADH8×2.5＝20α-酮戊二酸脱氢酶8NADH8×2.5＝20琥珀酰-CoA合成酶8GTP＝8ATP琥珀酸脱氢酶8FADH28×1.5＝12苹果酸脱氢酶8NADH8×2.5＝20总量106脂肪酸氧化放能的计算软脂酸（16碳）经7次

-氧化生成ATP8个乙酰CoA（10）807分子FADH

（1.5）10.57分子NADH（2.5）17.5活化消耗1分子ATP中两个高能磷酸键106个ATP脂肪酸氧化放能的计算

产能总结：

脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子数为Cn的脂肪酸进行β氧化，则需要作（n/2－1）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生(n/2－1)个NADH和(n/2－1)个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此可以生成的ATP数量为：

问：一摩尔18碳硬脂酸经β氧化彻底氧化分解可产生多少摩尔ATP?1.计算1mol硬脂酸（C18）完全氧化生成多少ATP?2.1mol三硬脂酸甘油酯完全氧化生成多少ATP？18.5＋3×120＝378.5脂肪酸氧化放能的计算1mol软脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水时，可释放出能量9790.56kJ。

由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量利用率:能量利用率=106×30.549790.56×100%=33.1%

不饱和脂肪酸同样需要活化和转运才能进入线粒体氧化，在遇到不饱和双键前进行常规的

-氧化，若遇顺式双键，必须异构为反式异构物、或底物为D(-)

-构型需经差向异构生成L-型异构体，才能继续

-氧化，需要异构酶和还原酶。

（二）不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化△3顺—△2反烯脂酰CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型）1.单不饱和脂肪酸的氧化β-氧化的四种酶β-氧化△3顺—△2反烯脂酰CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型）2、多不饱和脂肪酸的氧化

多不饱和脂肪酸的氧化除了饱和脂肪酸需要的四种酶外，大肠杆菌还需要另外两个特殊的酶：（1）△3顺—△2反烯脂酰CoA异构酶（处理9位双键）（改变双键位置和顺反构型）(同单不饱和脂肪酸）（2）2,4-二烯脂酰CoA还原酶的作用（处理12位双键）哺乳动物还需要：△3反—△2反烯脂酰CoA异构酶不饱和脂肪酸氧化的能量代谢1.单不饱和脂肪酸：一个双键少1个FADH2

油酸（18:1△9）：120-1.5=118.5

ATP（硬脂酸为120ATP）

2.多不饱和脂肪酸：

如两个双键，少2个FADH2，经异构酶和还原酶的作用，还需消耗一个NADPH，并生成一个FADH2。

亚油酸（18:2△9，△12）：120-2×1.5-2.5+1.5=116

ATP（三）奇数碳脂肪酸的氧化

有少量的奇数碳脂肪酸，氧化时经多次

-氧化最终产生丙酰CoA。丙酸代谢可有两条途径，一是生成琥珀酰CoA进入TCA；另一条是通过

-羟丙酸支路，最终生成乙酰CoA进入TCA（植物、微生物中普遍）。反刍动物瘤胃中碳水化合物经细菌发酵产生大量丙酸、短链脂肪酸及有机酸氧化产生丙酸、一些枝链氨基酸(Val,Ile)降解也产生丙酸，因此丙酸代谢也十分重要。在反刍动物血糖中有50％来源于该途径。另外反刍动物对VitB12需要量非常高。偶数数碳脂肪酸和奇数碳脂肪酸只是最后留下的产物不同奇数碳脂肪酸的氧化需要两种维生素:生物素和B12奇数碳脂肪酸的氧化请解释为什么对糖的摄入不足的爱斯摩人来说，在营养上吃奇数链脂肪酸要比吃偶数链脂肪酸更好一些？IleMetThrVal奇数碳脂肪酸纤维素低级脂肪酸反刍动物3丙酸代谢——甲基丙二酸单酰-CoA途径TCA为机体提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA还可作为脂肪酸和某些AA的合成原料产生大量的水可供陆生动物对水的需要1g脂肪完全氧化可产生1.07g的代谢水，1g碳水化合物氧化后产生0.55g的代谢水，1g蛋白质氧化后产生0.41g的代谢水。因此一只骆驼的驼峰中大约存有40kg的脂肪，也就相当于背了超过40kg的贮存水。脂肪酸

-氧化的生理意义（1）脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，限制脂肪氧化；（2）[NADH]/[NAD+]比率高时，β-羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制；（3）乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰CoA有两条去路：①氧化。②合成甘油三酯）β-氧化的调节1.脂肪酸的

-氧化

StumpfPK(1956)首先在植物线粒体中发现，后来在脑、肝等组织中也有发现，仅游离FA可作底物，直接涉及到分子氧，产物既可是D-

-羟基FA，也可以是少一个碳的FA。（1）-氧化概念：

脂肪酸的氧化发生在

-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳的脂肪酸（2）特点：不需要活化，直接氧化脂肪酸

细胞质中进行（五）脂肪酸的其他氧化方式脂肪酸的

-氧化（3）意义：

-