生物化學(xué)第28章

1、一、脂質(zhì) 三脂酰甘油在人類的飲食脂肪中，以及作為三脂酰甘油在人類的飲食脂肪中，以及作為 代謝能量的主要貯存形式中約占代謝能量的主要貯存形式中約占90%。脂肪可完。脂肪可完 全氧化成全氧化成CO2和和H2O，由于脂肪分子中絕大部分，由于脂肪分子中絕大部分 碳原子和葡萄糖相比，都處于較低的氧化狀態(tài)，碳原子和葡萄糖相比，都處于較低的氧化狀態(tài)， 因此脂肪氧化代謝產(chǎn)生的能量按同等重量計(jì)算比因此脂肪氧化代謝產(chǎn)生的能量按同等重量計(jì)算比 糖類和蛋白質(zhì)要高出糖類和蛋白質(zhì)要高出2倍以上。倍以上。 三脂酰甘油的結(jié)構(gòu) 1軟脂酰軟脂酰2,3二油酰甘油二油酰甘油 當(dāng)當(dāng)3個(gè)脂肪酸都是同一種脂肪酸時(shí)，稱為簡(jiǎn)個(gè)脂肪酸都是同一種

2、脂肪酸時(shí)，稱為簡(jiǎn) 單三脂酰甘油，當(dāng)單三脂酰甘油，當(dāng)3個(gè)脂肪酸至少有一個(gè)不同時(shí)，個(gè)脂肪酸至少有一個(gè)不同時(shí)， 稱為混合三脂酰甘油。稱為混合三脂酰甘油。 各種脂肪酸的名稱和結(jié)構(gòu)見(jiàn)上冊(cè)各種脂肪酸的名稱和結(jié)構(gòu)見(jiàn)上冊(cè)P83表表2-2。 三脂酰甘油三脂酰甘油 （三酰甘油）（三酰甘油） （甘油三酯）（甘油三酯） 某些天然存在的脂肪酸 通俗名通俗名系統(tǒng)名系統(tǒng)名簡(jiǎn)寫符號(hào)簡(jiǎn)寫符號(hào)熔點(diǎn)熔點(diǎn) 月桂酸月桂酸n-十二酸十二酸12:044.2 軟脂酸軟脂酸n-十六酸十六酸16:063.1 花生酸花生酸n-二十酸二十酸20:076.5 棕櫚油酸棕櫚油酸十六碳十六碳-9-烯酸（順）烯酸（順）16:19C-0.50.5 鱈油酸鱈油

3、酸二十碳二十碳-9-烯酸（順）烯酸（順）20:19C2323.5 亞油酸亞油酸十八碳十八碳-9,12-二烯酸（順，順）二烯酸（順，順）18:29C ,12C-5 -亞麻酸亞麻酸十八碳十八碳-9,12,15-三烯酸（全順）三烯酸（全順）18:39C,12C,15C-11 花生四烯酸花生四烯酸 二十碳二十碳-5,8,11,14-四烯酸四烯酸 （全順）（全順） 20:45C,8C,11C,14C-49 EPA 二十碳二十碳-5,8,11,14,17-五烯酸五烯酸 （全順）（全順） -54 -53 DHA 二十二碳二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯六烯 酸（全順）酸（全順） -45.5 -

4、44.1 食物成分含有的能量 成成 分分H（kJ/g干重）干重） 糖糖 類類16 脂脂 肪肪37 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)17 二、脂肪酸的氧化 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸分解發(fā)生于原核生物的細(xì)胞溶膠及真核脂肪酸分解發(fā)生于原核生物的細(xì)胞溶膠及真核 生物的線粒體基質(zhì)中。脂肪酸在進(jìn)入線粒體前，必生物的線粒體基質(zhì)中。脂肪酸在進(jìn)入線粒體前，必 須先與須先與CoA形成脂酰形成脂酰CoA，這個(gè)反應(yīng)是由脂酰，這個(gè)反應(yīng)是由脂酰CoA 合成酶（合成酶（acyl-CoA synthetase）催化的。）催化的。 RCOOH + ATP + HS-CoA RCOS-CoA + AMP + PPi 無(wú)機(jī)焦磷酸酶無(wú)機(jī)焦磷酸酶

5、 2Pi 脂酰 CoA的合成歷程 脂肪酸進(jìn)入線粒體 短鏈或中等長(zhǎng)度鏈（短鏈或中等長(zhǎng)度鏈（10個(gè)碳原子以下）的脂個(gè)碳原子以下）的脂 酰酰CoA通過(guò)滲透可以容易地通過(guò)線粒體內(nèi)膜，但通過(guò)滲透可以容易地通過(guò)線粒體內(nèi)膜，但 是更長(zhǎng)鏈的脂酰是更長(zhǎng)鏈的脂酰CoA需要通過(guò)特殊機(jī)制才能進(jìn)入需要通過(guò)特殊機(jī)制才能進(jìn)入 線粒體。這個(gè)過(guò)程需要經(jīng)過(guò)線粒體。這個(gè)過(guò)程需要經(jīng)過(guò)3 3種不同的酶的作用。種不同的酶的作用。 肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶肉堿?；D(zhuǎn)移酶 肉堿：脂酰肉堿移位酶肉堿：脂酰肉堿移位酶 肉堿?；D(zhuǎn)移酶肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶 脂肪酸與肉堿結(jié)合 進(jìn)入線粒體基質(zhì) 脂肪酸的 氧化途徑 脂肪酸氧化的總反應(yīng)式 軟脂酰軟脂酰CoA + 7FAD

6、 + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O 8乙酰乙酰CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+ 以以16碳的軟脂酸為例碳的軟脂酸為例 線粒體中脂肪酸徹底 氧化的三大步驟 2H+1/2H2O H2O 步驟步驟 3 ADPATP 脂酰CoA脫氫酶 脂酰脂酰CoA脫氫酶存在于線粒體的基質(zhì)中，共脫氫酶存在于線粒體的基質(zhì)中，共 有有3種，分別催化短鏈、中鏈、長(zhǎng)鏈脂酰種，分別催化短鏈、中鏈、長(zhǎng)鏈脂酰CoA的的 脫氫反應(yīng)。脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物脫氫反應(yīng)。脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物FADH2的一對(duì)電子先的一對(duì)電子先 傳遞給電子傳遞黃素蛋白（傳遞給電子傳遞黃素蛋白（ETF），再經(jīng)），再經(jīng)ETF： 泛醌氧化還原酶的催化

7、將電子傳遞給泛醌，進(jìn)入泛醌氧化還原酶的催化將電子傳遞給泛醌，進(jìn)入 呼吸電子傳遞鏈。呼吸電子傳遞鏈。 脂酰CoA氧化產(chǎn)生的FADH2的 電子傳遞 脂肪酸氧化的能量總決算 以軟脂酸為例以軟脂酸為例 一分子軟脂酸經(jīng)過(guò)一分子軟脂酸經(jīng)過(guò)氧化產(chǎn)生氧化產(chǎn)生 8個(gè)乙酰個(gè)乙酰CoA， 7個(gè)個(gè)NADH，7個(gè)個(gè)FADH2 每個(gè)乙酰每個(gè)乙酰CoA經(jīng)過(guò)檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生經(jīng)過(guò)檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生 3個(gè)個(gè)NADH，1個(gè)個(gè)FADH2，1個(gè)個(gè)GTP（ATP） 合計(jì)合計(jì) NADH 38 + 7 = 31個(gè)個(gè) FADH2 18 + 7 = 15個(gè)個(gè) GTP 18 = 8個(gè)個(gè) 共產(chǎn)生共產(chǎn)生ATP 312.5 + 151.5 + 8 = 77.

8、5 + 22.5 + 8 = 108個(gè)個(gè) 脂肪酸氧化的能量總決算 以軟脂酸為例以軟脂酸為例 這這108個(gè)個(gè)ATP減去軟脂酸活化時(shí)消耗的兩個(gè)高減去軟脂酸活化時(shí)消耗的兩個(gè)高 能鍵，實(shí)際產(chǎn)生能鍵，實(shí)際產(chǎn)生106個(gè)個(gè)ATP。 106個(gè)個(gè)ATP貯能為貯能為10630.54 = 3237 kJ 軟脂酸徹底氧化釋放的自由能為軟脂酸徹底氧化釋放的自由能為9790kJ，故能量，故能量 轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為 32379790100% = 33%。 脂肪酸的氧化 植烷酸存在于反芻動(dòng)物的脂肪以及某些食品中，植烷酸存在于反芻動(dòng)物的脂肪以及某些食品中， 是人膳食中的一個(gè)重要組成成分。由于植烷酸是人膳食中的一個(gè)重要組成成分。由

9、于植烷酸C3 位上有一個(gè)甲基，不能通過(guò)正常的位上有一個(gè)甲基，不能通過(guò)正常的氧化降解，而氧化降解，而 是利用線粒體中另一個(gè)酶脂肪酸是利用線粒體中另一個(gè)酶脂肪酸羥化酶催化羥化酶催化 氧化脫羧反應(yīng)，生成少一個(gè)碳原子的降植烷酸，然氧化脫羧反應(yīng)，生成少一個(gè)碳原子的降植烷酸，然 后就可以按正常的后就可以按正常的氧化的方式降解了，其降解產(chǎn)氧化的方式降解了，其降解產(chǎn) 物為物為3個(gè)丙酰個(gè)丙酰CoA，3個(gè)乙酰個(gè)乙酰CoA,最后一個(gè)降解產(chǎn)最后一個(gè)降解產(chǎn) 物為異丁酰物為異丁酰CoA。 脂肪酸的氧化 植醇植醇 植烷酸植烷酸 脂肪酸的氧化 降植烷酸降植烷酸 脂肪酸的氧化 在鼠肝微粒體中觀察到一種較少見(jiàn)的脂肪在鼠肝微粒體中

10、觀察到一種較少見(jiàn)的脂肪 酸氧化途徑，這個(gè)途徑使中長(zhǎng)鏈和長(zhǎng)鏈脂肪酸酸氧化途徑，這個(gè)途徑使中長(zhǎng)鏈和長(zhǎng)鏈脂肪酸 通過(guò)末端甲基的氧化，生成二羧酸，兩端的羧通過(guò)末端甲基的氧化，生成二羧酸，兩端的羧 基都可以與基都可以與CoA結(jié)合，從兩端進(jìn)行結(jié)合，從兩端進(jìn)行氧化。氧化。 催化催化氧化的酶是依賴細(xì)胞色素氧化的酶是依賴細(xì)胞色素P P450 450的單的單 加氧酶，反應(yīng)還需要加氧酶，反應(yīng)還需要NADPH和和O2參與。參與。 脂肪酸的氧化 四、酮體 乙酰乙酰CoA的代謝結(jié)局的代謝結(jié)局 在肝臟線粒體中脂肪酸降解生成的乙酰在肝臟線粒體中脂肪酸降解生成的乙酰CoA 可以有幾種去向。最主要的是進(jìn)入檸檬酸循環(huán)徹可以有幾種去

11、向。最主要的是進(jìn)入檸檬酸循環(huán)徹 底氧化；第二是作為類固醇的前體，合成膽固醇；底氧化；第二是作為類固醇的前體，合成膽固醇； 第三是作為脂肪酸合成的前體，合成脂肪酸；第第三是作為脂肪酸合成的前體，合成脂肪酸；第 四是轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、四是轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、D羥丁酸和丙酮，羥丁酸和丙酮， 這這3種物質(zhì)稱為酮體（種物質(zhì)稱為酮體（ketone bodis）。）。 肝臟中酮體的形成 在肝臟線粒體中，決定乙酰在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向的是去向的是 草酰乙酸，它帶動(dòng)乙酰草酰乙酸，它帶動(dòng)乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。 但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖

12、異 生，乙酰生，乙酰CoA難以進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，這有利于難以進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，這有利于 乙酰乙酰CoA進(jìn)入酮體合成途徑。進(jìn)入酮體合成途徑。在動(dòng)物體內(nèi)，乙在動(dòng)物體內(nèi)，乙 酰酰CoA不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。 酮體的合成 酮體的合成 酮體的合成 酮病的產(chǎn)生 嚴(yán)重饑餓或未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大嚴(yán)重饑餓或未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大 量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態(tài)和胰島素水平過(guò)量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態(tài)和胰島素水平過(guò) 低都會(huì)耗盡體內(nèi)的糖的貯存，肝外組織不能從血液低都會(huì)耗盡體內(nèi)的糖的貯存，肝外組織不能從血液 中獲取充分的葡萄糖，為了獲取能量，肝中的葡糖中獲取

13、充分的葡萄糖，為了獲取能量，肝中的葡糖 異生作用就會(huì)加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同異生作用就會(huì)加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同 樣加速，同時(shí)動(dòng)員蛋白質(zhì)的分解。脂肪酸氧化加速樣加速，同時(shí)動(dòng)員蛋白質(zhì)的分解。脂肪酸氧化加速 產(chǎn)生出大量的乙酰產(chǎn)生出大量的乙酰CoA，葡糖異生作用又使草酰乙，葡糖異生作用又使草酰乙 酸耗盡。在此情況下，乙酰酸耗盡。在此情況下，乙酰CoA轉(zhuǎn)向生成酮體。轉(zhuǎn)向生成酮體。 酮病的癥狀 血液中出現(xiàn)大量丙酮，?？蓮幕颊叩臍庀⒅醒褐谐霈F(xiàn)大量丙酮，?？蓮幕颊叩臍庀⒅?嗅到，可借此對(duì)患者作出診斷。嗅到，可借此對(duì)患者作出診斷。 血液中出現(xiàn)的乙酰乙酸和血液中出現(xiàn)的乙酰乙酸和D-羥丁酸，使血

14、羥丁酸，使血 液液pH降低，以至發(fā)生降低，以至發(fā)生“酸中毒酸中毒”，尿中酮體顯，尿中酮體顯 著增高。著增高。 肝外組織利用酮體作燃料 肝外組織利用酮體作燃料 三脂酰甘油的結(jié)構(gòu) 1軟脂酰軟脂酰2,3二油酰甘油二油酰甘油 當(dāng)當(dāng)3個(gè)脂肪酸都是同一種脂肪酸時(shí)，稱為簡(jiǎn)個(gè)脂肪酸都是同一種脂肪酸時(shí)，稱為簡(jiǎn) 單三脂酰甘油，當(dāng)單三脂酰甘油，當(dāng)3個(gè)脂肪酸至少有一個(gè)不同時(shí)，個(gè)脂肪酸至少有一個(gè)不同時(shí)， 稱為混合三脂酰甘油。稱為混合三脂酰甘油。 各種脂肪酸的名稱和結(jié)構(gòu)見(jiàn)上冊(cè)各種脂肪酸的名稱和結(jié)構(gòu)見(jiàn)上冊(cè)P83表表2-2。 三脂酰甘油三脂酰甘油 （三酰甘油）（三酰甘油） （甘油三酯）（甘油三酯） 線粒體中脂肪酸徹底 氧化的

15、三大步驟 2H+1/2H2O H2O 步驟步驟 3 ADPATP 脂肪酸氧化的能量總決算 以軟脂酸為例以軟脂酸為例 一分子軟脂酸經(jīng)過(guò)一分子軟脂酸經(jīng)過(guò)氧化產(chǎn)生氧化產(chǎn)生 8個(gè)乙酰個(gè)乙酰CoA， 7個(gè)個(gè)NADH，7個(gè)個(gè)FADH2 每個(gè)乙酰每個(gè)乙酰CoA經(jīng)過(guò)檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生經(jīng)過(guò)檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生 3個(gè)個(gè)NADH，1個(gè)個(gè)FADH2，1個(gè)個(gè)GTP（ATP） 合計(jì)合計(jì) NADH 38 + 7 = 31個(gè)個(gè) FADH2 18 + 7 = 15個(gè)個(gè) GTP 18 = 8個(gè)個(gè) 共產(chǎn)生共產(chǎn)生ATP 312.5 + 151.5 + 8 = 77.5 + 22.5 + 8 = 108個(gè)個(gè) 脂肪酸的氧化 植醇植醇 植烷酸植烷酸

16、 肝臟中酮體的形成 在肝臟線粒體中，決定乙酰在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向的是去向的是 草酰乙酸，它帶動(dòng)乙酰草酰乙酸，它帶動(dòng)乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。 但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異 生，乙酰生，乙酰CoA難以進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，這有利于難以進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，這有利于 乙酰乙酰CoA進(jìn)入酮體合成途徑。進(jìn)入酮體合成途徑。在動(dòng)物體內(nèi)，乙在動(dòng)物體內(nèi)，乙 酰酰CoA不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。 酮病的產(chǎn)生 嚴(yán)重饑餓或未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大嚴(yán)重饑餓或未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大 量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態(tài)和胰島素水平過(guò)量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態(tài)和胰島素水平過(guò) 低都會(huì)耗盡體內(nèi)的糖的貯