简明生物化学原理 课件 第10章 脂质代谢2

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一、酮体1、概念：脂肪酸

-氧化产生大量的乙酰CoA，在肌细胞中进入TCA，在肝、肾、脑等组织中，尤其在饥饿、禁食、糖尿病等情形下，乙酰CoA可进一步缩合并生成乙酰乙酸、

-羟丁酸和丙酮这三种物质，统称为酮体（ketonebody）。2.部位：肝线粒体

原料：乙酰CoA

反应：

3分子乙酰CoA缩合、裂解出三种酮体物质

限速酶：

HMG-CoA合成酶第三节酮体代谢关键酶乙酰乙酸

（30%）

β-羟丁酸（70%）丙酮（微量）二、酮体的合成脱羧酶脱氢酶心、肾、脑、骨骼肌细胞心、肾、脑细胞三、酮体的氧化分解丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。四、酮体的生理意义（1）肝脏向肝外组织提供可利用的能源（分子小，溶于水，可透过血脑屏障及毛细血管，血中含量少）（2）长期饥饿或糖供应不足时，脂肪动员加强,脂肪酸转化成酮体，以代替葡萄糖而成为脑或肌肉的主要能源物质，维持血糖浓度。（3）某些生理或病理情况下,如长期禁食或糖尿病时，导致酮血症、酮尿症、代谢性酸中毒。

一般生物都能利用糖类或更简单的含碳物作为碳源合成脂肪酸，油料作物以CO2为碳源、微生物以糖或乙酸为碳源。（一）动物合成脂肪酸有两种方式：1、从头合成：从无到有合成2、延伸（长）合成

（1）线粒体系统（2）内质网系统第五节

脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成（二）饱和脂肪酸的从头合成1.合成部位：胞液（肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织，肝脏合成能力最强，约比脂肪组织大8～9倍。2.合成原料

（1）乙酰CoA：乙酰CoA，需通过柠檬酸-丙酮酸循环运到胞液中，才能成为脂肪酸合成的原料。（2）NADPH主要来自胞液中的磷酸戊糖途径，其次是柠檬酸-丙酮酸循环。另外还需要：ATP、HCO3-(CO2)及Mn2+等。线粒体基质丙酮酸羧化酶脂肪酸

氧化柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）3.

原料乙酰CoA的转运转运了乙酰CoA;产生了还原力NADPH;消耗两个或一个ATP反应中所需的NADPH+H+约有40%来自戊糖磷酸途径，其余的60%可由EMP中生成的NADH+H+间接转化提供NADH+H++草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸+NAD+苹果酸+NADP+苹果酸酶丙酮酸+CO2+NADPH+H+总反应：NADH+H++NADP++草酰乙酸丙酮酸+CO2+NADPH+H++NAD+还原力的准备4.

脂肪酸合成的直接原料：丙二酸单酰CoA脂肪酸合成的限速步骤

在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA（3C单位），这需要CO2参与。这个反应是脂肪酸合成途径的限速反应，乙酰CoA羧化酶需柠檬酸激活，可被长链脂酰CoA抑制，生物素作为辅酶，消耗ATP。

催化乙酰CoA和CO2形成丙二酸单酰CoA，反应不可逆，酶需生物素（biotin），是别构酶，是脂肪酸合成的限速步骤，无活性的酶有三个结合位点：HCO3-结合位点、乙酰CoA结合位点及柠檬酸结合位点。柠檬酸及异柠檬酸别构调节共价修饰调节激活剂:抑制剂:酶的调节长链脂肪酸磷酸化失去活性失磷酸化有活性肾上腺素胰高血糖素脂肪酸合成限速酶：乙酰CoA羧化酶乙酰-CoA羧化酶的组成上面的生物素辅基象一个摆臂生物素羧基载体蛋白（BCCP)生物素羧化酶（BC)羧基转移酶（TC）丙二酸单酰CoA脂肪酸合成的前体物5.脂肪酸合酶复合体多功能酶多酶复合物脂肪酸合酶的结构与功能脂肪酸合成酶复合体（FAS）细菌、酵母和植物为6+1脂酰基载体蛋白ACP—SH六种酶：ACP—脂酰基转移酶（AT）

丙二酸单酰CoA—ACP转移酶（MT）

β—酮脂酰—ACP合成酶（KS）

β—酮脂酰—ACP还原酶（KR）

β—羟脂酰—ACP脱水酶（HD）

烯脂酰—ACP还原酶（ER）动物再多一种酶：硫酯酶，为7+1高等动物脂肪酸合酶复合体ACP和7个酶构成酶构成二聚体泛酸在体内组成ACP和CoAA2’pMPACP与CoA的比较A2’pMPACP酰基载体蛋白磷酸泛酸巯基乙胺CoA6.脂肪酸的生物合成过程在动物体中脂肪酸合酶催化形成脂肪酸的反应共有7步。分别为： 1、启动：乙酰-CoA：ACP转酰酶 2、装载：丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶 3、缩合：-酮酰-ACP合酶 4、还原：-酮酰-ACP还原酶 5、脱水：-羟酰-ACP脱水酶 6、还原：烯酰-ACP还原酶 7、释放：软脂酰-ACP硫酯酶循环终产物为16碳软脂酸(棕榈酸)

缩合反应中，

β-酮脂酰-ACP合酶对链长有专一性，仅对14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰-ACP。软脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+软脂酸（棕榈酸）H2O一分子软脂酸合成时，8个2C单位中，第1个为乙酰CoA(引物)，其它7个为丙二酸单酰CoA乙酰CoA+7丙二酸单酰CoA+14NADPH+14H+→1．由1分子乙酰CoA与7分子丙二酸单酰CoA形成

乙酰CoA+

7丙二酸单酰CoA+14NADPH+14H+→2．经过7次循环的缩合和还原反应总反应：

8AcetylCoA+7ATP+14NADPH+14H+→palmitate+8HSCoA+6H2O+7ADP+7Pi+14NADP+（能量的消耗不考虑乙酰CoA从线粒体内向外的穿梭）由软脂酰-ACP到软脂酸需消耗1分子H2O

8乙酰CoA+7ATP+14NADPH+6H+

软脂酸+14NADP++8CoA~SH+6H2O+7ADP+7Pi软脂酸合成总反应与能量消耗(1)E.coli中脂肪酸合酶是一个多酶体系，包括6个酶和一个载体蛋白。(2)合成前只有一个分子来自乙酰CoA（引物），延伸的2C片段都来自丙二酸单酰CoA。(3)羧化的碳原子在缩合反应时重新释放出来，并未掺入到脂肪酸内，CO2只起催化作用。(4)还原时中间产物为D-β-羟脂酰-S-ACP。(5)脱水形成反式双键。(6)脂肪酸从甲基端羧基端延伸。(7)增长2C片段消耗1分子ATP和2分子NADPH。7、脂肪酸合成过程要点提示（1）糖原上增加一个葡萄糖消耗？ATP7、脂肪酸合成过程要点提示（2）(8)NADPH来源：

磷酸戊糖途径：提供6分子柠檬酸转运：转运8分子乙酰CoA，产生8NADPH(9)多数生物只能合成到16C软脂酸，原因：

①β-酮脂酰ACP合成酶对链长有专一性，它与饱和脂肪酸结合位点只能容纳一定链长范围的中间物，接受14C脂酰基的活力很强，但不能接受16C以上脂酰基。

②产物软脂酰CoA对脂肪酸合成有反馈抑制作用。

合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子用于活化）8、软脂酸合成与分解代谢的区别区别点脂肪酸从头合成脂肪酸

-氧化部位胞质溶胶线粒体酰基载体ACPCOA加入或断裂的二碳单位丙二酸单酰COA乙酰COA电子供体或受体NADPH+H+NAD+FAD酶7种4种羟酯基β-羟酰基为D-构型β-羟酰基为L-构型底物的转运柠檬酸穿梭系统肉碱转运反应方向从ω到羧基从羧基端开始对CO2的要求需要不需要能量7ATP及14NADPH+H+产生106个ATP循环缩合、还原、脱水、还原脱氢、水合、脱氢、硫解抑制剂长链脂肪酸丙二酸单酰COA激活剂柠檬酸代谢物最长链长C18以下脂肪酸C16的软脂酸二、脂肪酸碳链的加长生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长线粒体中的延长酶系，

粗糙内质网中的延长酶系。碳链延长反应在线粒体的基质中进行，只能在C12,C14,C16的基础上逐步添加C2物，生成长链脂肪酸。需acetylCoA,NADH,NADPH反应过程基本为

-氧化的逆过程，只有个别反应不同，即脂酰CoA脱氢酶不参与逆反应，合成时由烯脂酰CoA还原酶催化，需NADPH而不是FADH2。线粒体延长酶系奇数碳原子饱和脂肪酸的合成（1）通过偶数碳原子饱和脂肪酸的

-氧化产生奇数脂肪酸（2）以丙二酸单酰辅酶A为起始引物，加入的碳原子也来自丙二酸单酰辅酶A，其余合成过程与偶数碳原子脂肪酸一样。（海洋生物）不饱和脂肪酸的合成分成有氧机制（脱氢途径）和无氧机制（脱水途径）。

三、不饱和脂肪酸的合成1.单烯不饱和脂肪酸的合成需氧途径（存在于真核生物中）底物：饱和脂酰CoA（或-ACP），O2，NADH＋H＋酶：去饱和酶系，是混合功能氧化酶，又称单氧酶或羟化酶。此外还需Cytb5和Cytb5还原酶，及FAD的存在。动物中存在于光滑型内质网上，高等植物中存在于胞液中。单烯脂酸的合成—有氧机制(脱氢途径)

单烯不饱和脂肪酸大多为顺式的，双键大多在(C9-C10)

之间（棕榈油酸和油酸）。动物体内主要的不饱和脂肪酸是油酸（18：1）和棕榈油酸（16：1）。前体物：棕榈酸→棕榈油酸硬脂酸→油酸双键位置：Δ9作用机理类似于单加氧酶

多烯不饱和脂肪酸在厌氧细菌中基本不存在，但在高等动植物体内含量丰富，他们是由单烯脂肪酸继续去饱和而产生的。但在哺乳动物中，仅能合成单不饱和脂肪酸，不能合成多不饱和脂肪酸，必须由食物供给，如：亚油酸（18：2）、亚麻酸（18：3），这些脂肪酸对生长十分重要，称为必需脂肪酸。2.多烯脂肪酸的合成哺乳动物体内没有△9以上的去饱和酶。亚油酸和

α-亚麻酸必须脂肪酸γ-亚麻酸和花生四烯酸不是必须脂肪酸除细菌外，其它生物都能合成多烯脂酸；多烯脂肪酸之间的区别就在于末端甲基与它的最近双键之间的碳原子数，以ω-族表示；每一族有相同的甲基末端，来自同一母体；哺乳动物只能在已有的双键与羧基之间引入双键；植物主要在甲基与已有双键之间引入双键；对于大于18个碳的多烯脂肪酸的合成，往往是加入一个二碳单位后就引入一个双键。多烯脂肪酸的合成

脂肪酸合成的调节涉及6个酶，并且主要是末端产物对合成的影响：6个酶乙酰CoA羧化酶柠檬酸裂解酶脂肪酸合酶G-6-P脱氢酶蛋白磷酸化酶磷酸蛋白磷酸酶柠檬酸激活软酯酰CoA抑制受软酯酰CoA抑制受软酯酰CoA抑制乙酰CoA羧化酶也是共价调节酶共价调节四、脂肪酸合成的调节四、脂肪酸合成的调节胰岛素胰高血糖素肾上腺素甘油三酯（肝脏、脂肪组织）磷酸甘油脂肪酸甘油的磷酸化乙酰CoA

糖代谢磷酸二羟丙酮五、三酰甘油的合成代谢脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的脂肪酸合成脂肪。肝脏：肝内质网合成的脂肪，组成VLDL入血。小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。其中肝的合成能力最强。

甘油和脂肪酸（要活化）主要来自于葡萄糖代谢2.合成原料1.合成部位（一）脂肪合成3、合成过程（1）甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）（2）甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）脂肪合成（1）甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）脂肪合成甘油二酯是脂肪和磷脂合成的共同前体磷脂从甘油和脂肪酸合成一分子脂肪的耗能？合成部位

肝脏脂肪组织小肠粘膜合成原料

甘油和脂肪酸主要来自于葡萄糖代谢脂肪合成总揽六、磷脂的代谢磷脂类甘油醇磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰肌醇磷脂酰甘油二磷脂酰甘油（心磷脂）缩醛磷脂鞘氨醇磷脂：鞘磷脂磷脂：含磷酸的脂类甘油磷脂的结构多是不饱和多是饱和花生四烯酸极性头部X不同，形成不同的甘油磷脂（一）甘油磷脂的分解代谢R2-C－O－OCH2—O—C-R1C-HCH2—O—P－O－XOOO-磷脂酶A1(磷脂-1-酰基水解酶)磷脂酶A2(磷脂-2-酰基水解酶)磷脂酶B：溶血磷脂酰基水解酶磷脂酶C(磷脂酰胆碱磷酸胆碱水解酶)磷脂酶D(磷脂酰胆碱磷脂酸水解酶)A1：广泛存在于动物的细胞器、微粒体中，专一水解磷脂分子C1上的酯键，水解产物为溶血性磷脂，为溶血性磷脂酶。A2：大量存在于蛇毒、蝎毒、蜂毒等，专一水解C2上的酯键产物为溶血性；为溶血性磷脂酶C：主要存在于动物脑、蛇毒和微生物中，作用于磷脂酸C3

位的磷酸酯键。D：主要存在于高等植物，水解C3位第2个磷酸酯键。磷脂酶的作用1.合成部位2.合成原料

甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺丝氨酸、食物糖代谢3.合成过程(真核生物)全身各组织，肝、肾、肠最活跃。（1）甘油二酯作途径（2）CDP-甘油二酯途径细菌只有:CDP-甘油二酯途径需要ATP和CTP（二）甘油磷脂的合成甘油磷脂合成的两条途径头基加入方式不同磷脂酸是脂肪和磷脂合成的共同前体储存膜脂（三）鞘磷脂的代谢

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。软脂酰CoA+丝氨酸鞘氨醇

神经酰胺鞘磷脂CDP-胆碱软脂酰CoA七、胆固醇的代谢cholesterol固醇共同结构:环戊烷多氢菲动物胆固醇(27碳)外源胆固醇可被小肠粘膜细胞吸收；在小肠粘膜细胞内被脂化成胆固醇脂，并随淋巴液和血液运送至肝脏；在肝脏再水解成胆固醇；由胆固醇转变成其它甾类化合物甾核结构在体内不被彻底氧化VD3肾上腺皮质激素性激素胆汁酸胆固醇脂粪固醇胆固醇的吸收及其在体内的变化1分子胆固醇18乙酰CoA+36ATP+16(NADPH+H+)葡萄糖有氧氧化葡萄糖经磷酸戊糖途径乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体2.原料：乙酰CoA、NADPH、ATP(一)胆固醇的生物合成1.场所：全身各组织（特别是肝）的胞液及内质网。15个碳原子来自于乙酰CoA的甲基12个碳原子来自于乙酰CoA的羧基胆固醇的C原子来源从3个乙酰CoA形成6个碳原子的化合物——二羟甲戊酸(MVA)

；异戊烯单位的形成鲨烯的生成；由鲨烯环化合成羊毛固醇；由羊毛固醇转化成胆固醇共29步反应，五个步骤；单向不可逆反应；3.合成基本过程3.合成基本过程乙酰CoA（1）甲羟戊酸（MVA）的合成合成胆固醇的限速酶调控步骤胆固醇和酮体生物合成的