第7章 脂質代謝

1、The hummingbirds tremendous capacity to store and use fatty acids enables it to make migratory journeys of remarkable distances. (Two Hummingbirds Lithograph; The Academy of Natural Sciences of Philadelphia/Corbis Images)生物體內的脂類生物體內的脂類主要包括脂肪（甘油三酯）、類脂（磷脂和類主要包括脂肪（甘油三酯）、類脂（磷脂和類固醇）等。固醇）等。脂肪脂肪儲存脂質；類脂儲存脂質

2、；類脂結構脂質結構脂質（1 1）脂肪氧化可提供更多的能量）脂肪氧化可提供更多的能量; ; （2 2）許多類脂及其衍生物具有重要生理作用）許多類脂及其衍生物具有重要生理作用; ; （3 3）某些疾病與脂類代謝紊亂有關。）某些疾病與脂類代謝紊亂有關。 脂類脂類不溶于水，但能溶于非極性有機溶劑。不溶于水，但能溶于非極性有機溶劑。脂類脂類脂肪脂肪可變脂可變脂磷脂磷脂糖脂糖脂固醇固醇基本脂基本脂一、脂肪（三酰甘油）一、脂肪（三酰甘油）1分子甘油和分子甘油和3分子脂肪酸結合而成的酯。分子脂肪酸結合而成的酯。脂肪酸脂肪酸飽和脂肪酸飽和脂肪酸：軟脂酸（軟脂酸（16C）、硬脂酸（）、硬脂酸（18C）不飽和脂肪酸

3、不飽和脂肪酸含含1個雙鍵（油酸）個雙鍵（油酸）含含2個雙鍵（亞油酸）個雙鍵（亞油酸）含含3個雙鍵（亞麻酸）個雙鍵（亞麻酸）含含4個雙鍵（花生四烯酸）個雙鍵（花生四烯酸）CH2O CR3O=O=CH2O CR1R2COCHO=（二）甘油磷酸酯類（二）甘油磷酸酯類CH2OCOR1R2OCOCHCH2OHPOO-OH X非極性尾非極性尾非極非極性尾性尾極性頭極性頭磷脂在水相中自發(fā)形成脂質雙分子層。磷脂在水相中自發(fā)形成脂質雙分子層。（三）鞘脂類（三）鞘脂類由由1分子脂肪酸，分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分分子極性頭基團組成。子極性頭基團組成。鞘脂類鞘脂類鞘磷脂類鞘

4、磷脂類腦苷脂類（糖鞘脂）腦苷脂類（糖鞘脂）神經節(jié)苷脂類神經節(jié)苷脂類（四）固醇（甾醇）類（四）固醇（甾醇）類固醇類都是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。固醇類都是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。二、二、脂質脂質的消化、吸收和傳送的消化、吸收和傳送（一）脂肪的消化和吸收（一）脂肪的消化和吸收 消化：消化： 發(fā)生在脂質發(fā)生在脂質-水界面處水界面處 場所：胃、場所：胃、小腸上皮細胞小腸上皮細胞 酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（輔脂酶）、酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（輔脂酶）、 磷脂酶、磷脂酶、 膽固醇脂酶膽固醇脂酶小腸小腸小腸上皮細胞小腸上皮細胞脂肪或脂肪或肌肉肌肉細胞細胞血管血管信號作用、被LPL識別chylomicron parti

5、cle 乳糜微粒乳糜微粒膽固醇膽固醇磷脂磷脂膽固醇酯膽固醇酯三酰甘油酯三酰甘油酯將脂從小將脂從小腸上皮細腸上皮細胞運到毛胞運到毛細血管中細血管中LPL 水解三酰甘油第一節(jié)、脂肪的分解代謝第一節(jié)、脂肪的分解代謝 脂肪在脂肪酶催化下水解成脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪甘油和脂肪酸酸，在生物體內沿著不同途徑進行代謝。，在生物體內沿著不同途徑進行代謝。 脂肪脂肪 脂肪酶甘油甘油+脂肪酸脂肪酸CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2-O -C-R3O=O=O= H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2OH HCOHCH2OHCH2OH

6、R2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH單酰甘油脂肪酶-一甘油的代謝一甘油的代謝 甘油在肝臟（存在甘油激酶）后，由甘油激酶催甘油在肝臟（存在甘油激酶）后，由甘油激酶催化，轉變成化，轉變成 - -磷酸甘油。磷酸甘油。 - -磷酸甘油在脫氫酶（含輔酶磷酸甘油在脫氫酶（含輔酶NADNAD+ +）作用下，脫）作用下，脫氫形成磷酸二羥丙酮。氫形成磷酸二羥丙酮。甘甘 油油 的的 轉轉 化化（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脫氫酶脫氫酶異構酶異構酶磷酸酶磷酸酶二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的

7、氧化場所：線粒體基質（真核） 細胞溶膠 （原核）（一）脂肪酸的活化（一）脂肪酸的活化脂肪酸進入細胞，在胞漿中被活化，形成脂肪酸進入細胞，在胞漿中被活化，形成脂酰脂酰CoACoARCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA+ AMP脂肪酸硫激酶（二）脂酰（二）脂酰CoACoA轉運入線粒體轉運入線粒體1010碳以上的脂酰碳以上的脂酰CoACoA只能透過線粒體外膜，但只能透過線粒體外膜，但不能透過線粒體內膜不能透過線粒體內膜肉毒堿肉毒堿(3-(3-羥基羥基-4-4-三甲氨基

8、丁酸三甲氨基丁酸) )脂酰脂酰CoACoA載體載體脂酰肉堿轉移酶脂酰肉堿轉移酶（三）脂肪酸的（三）脂肪酸的氧化氧化脂酰脂酰CoACoA在在線粒體基質線粒體基質中進行中進行 氧化氧化反應歷程：反應歷程：脫氫、水化、再脫氫和硫解脫氫、水化、再脫氫和硫解反應產物：釋放出反應產物：釋放出1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA 比原脂酰比原脂酰CoACoA少少2 2個碳個碳脂酰脂酰CoACoA脂酰脂酰CoACoA脫氫氧化脫氫氧化 在在脂酰脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶的催化下，在的催化下，在 - -和和 - -碳原碳原子上各脫去一個氫原子，生成子上各脫去一個氫原子，生成反式反式 , , - -烯脂烯脂酰酰Co

9、ACoA，氫受體是，氫受體是FADFAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脫氫酶水化水化RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶在在烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶水合酶催化下，催化下， , , - -烯脂酰烯脂酰CoACoA水水化，生成化，生成L(+)-L(+)- - -羥脂酰羥脂酰CoACoA。再脫氫再脫氫 在在 - -羥脂酰羥脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶催化下，脫氫生成催化下，脫氫生成 - -酮脂酰酮脂酰CoACoA。反應的氫受體為。反應的氫受體為NADNAD+ +。 此脫氫酶具有立體專一性，

10、只催化此脫氫酶具有立體專一性，只催化L L(+)-(+)- - -羥脂酰羥脂酰CoACoA的脫氫。的脫氫。RCH2CH CH COSCoAOHRCH2C CH COSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+硫解硫解 在在 - -酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶硫解酶催化下，生成乙酰催化下，生成乙酰CoACoA和比原來少兩個碳原子的脂酰和比原來少兩個碳原子的脂酰CoACoA。RCH2C CH COSCoAORCH2COSCoA CH3COSCoACoA SH+硫解酶 氧氧化化檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)電子傳遞黃素蛋白 脂肪酸脂肪酸氧化最終的產物為乙酰氧化最終的產物為乙酰CoACoA、NADH

11、NADH和和FADHFADH2 2。生成的。生成的ATPATP數量為：數量為： 以軟脂酸（以軟脂酸（16C16C）為例計算其完全氧化所生成）為例計算其完全氧化所生成的的ATPATP分子數：分子數：4. 脂肪酸脂肪酸 -氧化產生的能量氧化產生的能量22123212nn1292122163212161.5+2.510(1.5+2.5)10106軟脂酸（軟脂酸（1616碳）經碳）經7 7次次 - -氧化生成：氧化生成： 8 8個乙酰個乙酰CoACoA （1010） 8080 7 7分子分子FADHFADH （1.51.5） 10.5 10.5 7 7分子分子NADH NADH （2.52.5） 17

12、.517.5 活化消耗活化消耗1 1分子分子ATPATP中兩個高能磷酸鍵中兩個高能磷酸鍵131131個個ATPATP106 106 個個ATPATP為機體提供比糖氧化更多的為機體提供比糖氧化更多的能量能量合成原料合成原料水水Unlike most hibernating species, the bear maintains a body temperature of between 32 and 35C, close to the normal (nonhibernating) level. Although expending about 25,000 kJ/day (6,000 kcal

13、/day), the bear does not eat, drink, urinate, or defecate for months at a time.大灰熊大灰熊脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧化脂肪酸氧化作用發(fā)生在作用發(fā)生在-碳原子上，碳原子上，分解出分解出COCO2 2，生成比原來少生成比原來少一個碳原子的一個碳原子的脂肪酸，這種脂肪酸，這種氧化作用稱為氧化作用稱為-氧化作用。氧化作用。RCHRCH2 2COOHCOOHRCH(OH)COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOCOOHRCOOHRCOOHCOCO2 2O O2 2NAD +NADH +H+NAD

14、+NADH +H+RCH(OOH)COOHRCH(OOH)COOHCOCO2 2RCHORCHOO O2 2NAD +NADH +H+過氧化過氧化羥化羥化H H2 2O O 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指脂肪氧化指脂肪酸的末端甲基酸的末端甲基（-端）經氧端）經氧化轉變成羥基，化轉變成羥基，繼而再氧化成羧繼而再氧化成羧基，從而形成基，從而形成，-二羧酸的過二羧酸的過程程。CHCH3 3(CH(CH2 2)n COO)n COO- -HOCHHOCH2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO- -OHC(CHOHC(CH2 2)n COO)n COO- - -OOC(CHOOC(CH2 2)n C

15、OO)n COO- -O O2 2NAD(P) +NAD(P)H+H+NAPD +NADPH+H+NAD(P) +NAD(P)H+H+混合功能氧化酶混合功能氧化酶醇酸脫氫酶醇酸脫氫酶醛酸脫氫酶醛酸脫氫酶1. 不飽和脂肪酸的氧化不飽和脂肪酸的氧化場所：線粒體脂肪酸活化與轉運同飽和脂肪酸（一）單不飽和脂肪酸 異構酶異構酶（二）多不飽和脂肪酸 異構酶、還原酶異構酶、還原酶油酰CoA3-順-12 -烯酰CoA烯酰烯酰CoA異構酶異構酶2-反-12 -烯酰CoA單不飽和脂肪酸的分解單不飽和脂肪酸的分解烯酰烯酰CoA異構酶異構酶烯酰烯酰CoA還原酶還原酶多不飽和脂肪酸的分解多不飽和脂肪酸的分解 2奇數碳原

16、子脂肪酸氧化奇數碳原子脂肪酸氧化丙酰丙酰CoA羧化酶羧化酶生物素D-甲基丙二酰CoA消旋酶消旋酶甲基丙二酰甲基丙二酰CoA變位酶變位酶輔酶B12奇數碳原子奇數碳原子FAFA的氧化的氧化 脂酰脂酰CoACoA脫氫酶不能作用丙酰脫氫酶不能作用丙酰CoACoA 丙酰丙酰CoA+ATP+COCoA+ATP+CO2 2 甲基丙二酸單酰甲基丙二酸單酰CoA+ADP+PiCoA+ADP+Pi丙酰丙酰CoACoA羧化酶羧化酶生物素生物素甲基丙二酸單酰甲基丙二酸單酰CoACoA變位酶變位酶琥珀酰琥珀酰CoACoA，進入，進入TCATCAVB12丙酸代謝的一條途徑丙酸代謝的一條途徑ATP、CoASH丙酸的代謝丙酸

17、的代謝甲基丙二酸單酰甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA硫激酶硫激酶羧羧化化酶酶變位酶變位酶三羧酸循三羧酸循環(huán)環(huán)ATP、CO2 生物素生物素CoB12丙酸的來源丙酸的來源 反芻動物胃中碳水化合物酵解產生大量丙酸反芻動物胃中碳水化合物酵解產生大量丙酸 某些氨基酸降解（如某些氨基酸降解（如Val Ile）產生丙酸）產生丙酸 脂肪酸的降解脂肪酸的降解 所以丙酸代謝非常重要所以丙酸代謝非常重要 酮體的酮體的生成生成 酮體的酮體的分解分解 生成酮體的意義生成酮體的意義 脂肪酸脂肪酸-氧化產物乙酰氧化產物乙酰CoACoA, ,在肌肉中進入三羧在肌肉中進入三羧酸循環(huán)氧化供能，然而在肝細胞中還有另一條去路。

18、酸循環(huán)氧化供能，然而在肝細胞中還有另一條去路。乙酰乙酰CoACoA可在肝細胞形成乙酰乙酸、可在肝細胞形成乙酰乙酸、-羥丁酸、丙羥丁酸、丙酮，這三種物質統(tǒng)稱為酮體。酮，這三種物質統(tǒng)稱為酮體。酮體的生成酮體的生成羥甲基戊二酸單酰羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮 -羥丁羥丁酸酸脫氫酶脫氫酶CO2NADH+H+

19、NAD+CH3COCH3脫羧酶脫羧酶CoASH酮體的分解酮體的分解乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶轉轉移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH -氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脫氫酶脫氫酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2 -羥丁羥丁酸酸琥珀酸琥珀酸 酮體是脂肪酸在肝臟內的正常中間代謝產物酮體是脂肪酸在肝臟內的正常中間代謝產物 但肝臟沒有但肝臟沒有乙酰乙酸乙酰乙酸-琥珀酰琥珀酰CoA轉移酶轉移酶 酮體易溶于水，透出細胞進入血液循環(huán)酮體易溶于水，透出細胞進入血液循環(huán) 在在肝外組織肝外組織進行氧化進行氧化 肝內生成和肝外利用肝內生成和肝外利用 是肝臟輸出能源的形式，主要供應肌肉和腦。是肝臟輸出能源的形

20、式，主要供應肌肉和腦。 但是酮體主要為酸性物質，大量累積產生酸但是酮體主要為酸性物質，大量累積產生酸中毒，破壞機體水鹽代謝平衡中毒，破壞機體水鹽代謝平衡嚴重饑餓和未經治療的糖尿病人體內可產生大量的酮體，嚴重饑餓和未經治療的糖尿病人體內可產生大量的酮體，血液中出現大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出現的血液中出現大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出現的乙酰乙酸和羥丁酸是酸性物質，使血液乙酰乙酸和羥丁酸是酸性物質，使血液pH降低，發(fā)生降低，發(fā)生“酸酸中毒中毒”，另外，尿中酮體顯著升高，稱為，另外，尿中酮體顯著升高，稱為“酮病酮病”。Southern elephant seal, Mirounga

21、leonina. (Gerald Lacz/Peter Arnold, Inc.) 脂類的合成代謝脂類的合成代謝CH2OH C=OCH2O-P-3磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OHHO-CHCH2O-P-Pi磷酸酶CH2OH HO-CHCH2OH-2 2、來自脂肪的水解、來自脂肪的水解1 1、 來自來自EMPEMP途徑途徑一、甘油代謝一、甘油代謝二、脂類的合成二、脂類的合成（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成）（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成） 場所：細胞溶膠場所：細胞溶膠 原料：乙酰原料：乙酰CoACoA和丙二酸單酰和丙二酸單酰CoACoA（源于乙酰源于乙酰Co

22、ACoA） 還原力：還原力：NADPHNADPH乙酰乙酰CoACoA的來源的來源脂肪酸脂肪酸氧化氧化丙酮酸丙酮酸 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系氨基酸代謝氨基酸代謝線粒體線粒體線粒體線粒體三羧酸轉運體系三羧酸轉運體系檸檬酸穿梭系統(tǒng)檸檬酸穿梭系統(tǒng)1 1、乙酰、乙酰CoACoA的轉運的轉運2 2、丙二酸單酰、丙二酸單酰CoACoA的形成的形成CH3-CSCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶3 3、脂肪酸合酶復合體、脂肪酸合酶復合體組成組成 ?；d體蛋白?；d體蛋白（ACP-SHACP-SH） 乙酰乙酰CoACoA-ACP-ACP

23、?；D移酶（酰基轉移酶（AT)AT) 丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA-ACP-ACP?；D酰酶酰基轉酰酶(MT)(MT) -酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP合酶合酶(KS)(KS) -酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP還原酶還原酶(KR)(KR) -羥脂酰羥脂酰- ACP- ACP脫水酶脫水酶(HD)(HD) 烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶還原酶(ER)(ER) 軟脂酰軟脂酰-ACP-ACP硫脂酶（只存在動物中）硫脂酶（只存在動物中）ACPSH磷酸泛酰巰基乙胺磷酸泛酰巰基乙胺乙酰CoA和丙二酸單酰CoA準備好后，脂肪酸合成的下一步反應就是脂肪酸合酶復合體的酶促反應。與脂?；纬闪蝓ユI與脂酰

24、基形成硫酯鍵ACPACP：轉移脂?；恨D移脂?；柞ユI相連磷酯鍵相連啟動啟動/ /進位進位哺乳動物不經過哺乳動物不經過乙酰乙酰ACPACP中間體中間體乙酰乙酰CoA：ACP轉移酶轉移酶反應歷程反應歷程乙酰CoA-ACP?；D移酶（AT)丙二酸單酰CoA-ACP?；D酰酶(MT)-酮脂酰- ACP合酶(KS)-酮脂酰- ACP還原酶(KR)-羥脂酰- ACP脫水酶(HD)烯脂酰-ACP還原酶(ER)裝載裝載丙二酸單酰丙二酸單酰CoA：ACP轉移酶，轉移酶，MT-酮脂酰- ACP合酶(KS) 酮酰酮酰ACP合酶合酶， KS縮合縮合乙酰乙酰ACP還原還原 酮酰酮酰ACP還原酶，還原酶，KRD- 羥丁

25、酰ACP脫水脫水-羥脂酰羥脂酰-ACP-ACP脫水酶，脫水酶，HDHD反式丁烯酰ACP烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶，還原酶，ERER還原還原丁酰ACPAT乙酰乙酰CoA：ACP轉移酶轉移酶軟脂酸的生物合成軟脂酸的生物合成釋放釋放動物細胞：終產物是軟脂酰軟脂酰-ACP-ACP軟脂酰軟脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶ACP、軟脂酸v一分子軟脂酸合成時，一分子軟脂酸合成時，8 8個個2C2C單位中，單位中， 第第1 1個為乙酰個為乙酰H2O（棕櫚酸前體）CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2縮合反應中，

26、縮合反應中， -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶對鏈長有專一性，對鏈長有專一性，僅對僅對14C14C及以下脂酰及以下脂酰-ACP-ACP有催化活性有催化活性，故從頭合成只，故從頭合成只能合成能合成16C16C及以下飽和脂酰及以下飽和脂酰-ACP-ACP。軟脂酰軟脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸（棕櫚酸）軟脂酸（棕櫚酸）釋放釋放H2Ov 乙?；D移反應乙?；D移反應CH3-CSCoA=OCH3-CSACP=Ov 丙二酸單?；D移反應丙二酸單酰基轉移反應CoA-SHACP-SHACP脂?；D移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸單酰轉移酶HO

27、OC-CH2-CSCOAO=+COA-SHv縮合反應縮合反應CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2v還原反應還原反應 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP還原酶 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=+NADP+ D-羥丁酰-ACP選擇丙二酸單酰丙二酸單酰CoA的意義？的意義？v脫水反應脫水反應 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=- C- C=CO-CH3- H HSACP-羥脂酰-ACP脫水酶+H2O（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）v再還原反應再還原反應- C=CO-CH