第十章脂類代謝

1、 本章主要介紹脂類（主要是脂肪）物本章主要介紹脂類（主要是脂肪）物質(zhì)在生物體的分解及合成代謝。要求重點(diǎn)質(zhì)在生物體的分解及合成代謝。要求重點(diǎn)掌握脂肪酸在生物體內(nèi)的氧化分解途徑掌握脂肪酸在生物體內(nèi)的氧化分解途徑-氧化和從頭合成途徑，了解脂類物質(zhì)的氧化和從頭合成途徑，了解脂類物質(zhì)的功能和其他的氧化分解途徑。功能和其他的氧化分解途徑。脂類1.概念單純脂類是由脂肪酸和醇形成的酯2.種類(2) 蠟（1）?；视王ORCOR1 1CORCOR2 2CORCOR3 31.概念2.種類復(fù)合脂是指除脂肪酸與醇組成的酯外,分子內(nèi)還含有其它成分的脂類。(1) 磷脂(2) 糖脂和硫脂磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰

2、絲氨酸磷脂酰甘油2,3-2,3-雙酰基雙酰基-1-1- - -D-D-吡喃吡喃- -D-D-甘油甘油6-6-亞硫酸亞硫酸-6-6-脫氧脫氧- - - -葡萄糖甘油二酯葡萄糖甘油二酯( (硫酯硫酯) )2,3-2,3-雙?；p?；?1-(-1-( - -D-D-半乳糖基半乳糖基-1-1，6- 6- - -D-D-半乳糖基）半乳糖基）- -D-D-甘油甘油1. 概念2. 種類 即異戊二烯脂類,它不含脂肪酸,不能進(jìn)行皂化。（1）甾醇類（固醇甾醇類（固醇）（2） 萜類化合物一、脂類的消化和吸收1、脂類的消化2、脂類的吸收二、脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）極低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LD

3、L高密度脂蛋白HDL脂蛋白的種類第一節(jié)第一節(jié) 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝一、脂肪的水解脂肪甘油 +脂肪酸二、甘油的氧化甘油-磷酸甘油磷酸二羥丙酮氧化分解CO2+H2O糖異生葡萄糖（實(shí)線為甘油的分解，虛線為甘油的合成（實(shí)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(gòu)酶異構(gòu)酶磷酸酶磷酸酶三、脂肪酸的氧化（一）、脂肪酸的-氧化 概概 念念 試驗(yàn)證據(jù)試驗(yàn)證據(jù) 19041904年年F.KnoopF.Knoop根據(jù)根據(jù)用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)出了-氧化學(xué)說。 脂肪酸在體內(nèi)氧化時(shí)在羧基脂肪酸在體內(nèi)氧化時(shí)在羧基端的端的-碳原子

4、上進(jìn)行氧化，碳碳原子上進(jìn)行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個(gè)二鏈逐次斷裂，每次斷下一個(gè)二碳單位，既乙酰碳單位，既乙酰CoACoA，該過程稱該過程稱作作-氧化。氧化。- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-COOH-COOH- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n2n-COOH-COOH- -COOHCOOH（苯甲酸）苯甲酸）- -CHCH2 2COOHCOOH（苯乙酸）苯乙酸）奇數(shù)碳原子：奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：苯甲酸苯乙酸苯丙酸苯丁酸苯戊酸馬尿酸馬尿酸馬尿酸苯乙尿酸苯乙尿酸1、脂肪酸的活化 脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，首先在線粒體外或胞漿中被活化，形成脂

5、酰CoA，然后進(jìn)入線粒體進(jìn)行氧化。 在脂酰CoA合成酶催化下，由ATP提供能量，將脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂酰CoA：RCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA + AMP 在線粒體外生成的脂酰在線粒體外生成的脂酰CoA需進(jìn)入線粒體需進(jìn)入線粒體基質(zhì)才能被氧化分解，此過程必須要由基質(zhì)才能被氧化分解，此過程必須要由肉肉堿（肉毒堿）堿（肉毒堿）攜帶，借助于兩種攜帶，借助于兩種肉堿脂肪肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶（酶酰轉(zhuǎn)移酶（酶和酶和酶）催化的移換反應(yīng)催化的移換反應(yīng)才能完成。其中才能完成。其中肉堿

6、脂肪酰轉(zhuǎn)移酶肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶是脂是脂肪酸肪酸-氧化的關(guān)鍵酶。氧化的關(guān)鍵酶。HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3 2、脂肪酸轉(zhuǎn)入線粒體肉毒堿肉毒堿(3-羥基羥基-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸) N+(CHN+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO- COO-肉毒堿肉毒堿酯酰肉毒堿酯酰肉毒堿 O OR-CR-C N+(CHN+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2 COO- COO-酯酰肉毒堿酯酰肉毒堿CoASHCoASH O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATP

7、CoASHCoASHADP+PPiADP+PPiCoASHCoASH肉毒堿肉毒堿 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA-氧化線粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)外側(cè)外側(cè)載載體體 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化作用是指脂肪酸在氧化氧化作用是指脂肪酸在氧化分解時(shí)，碳鏈的斷裂發(fā)生在脂肪酸的分解時(shí)，碳鏈的斷裂發(fā)生在脂肪酸的 -位，即脂肪酸碳鏈的斷裂方式是位，即脂肪酸碳鏈的斷裂方式是每次切每次切除除2個(gè)碳原子。個(gè)碳原子。 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化是含偶數(shù)碳原子或奇數(shù)氧化是含偶數(shù)碳原子或奇數(shù)碳原子飽和脂肪酸的主要分解方式。碳原子飽和脂肪酸的主要分解方式。 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化在線粒體中進(jìn)行，氧化在線粒體中進(jìn)行，脫氫脫氫

8、再脫氫再脫氫水化水化硫解硫解脂酰脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶-羥脂酰羥脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶水化酶水化酶硫解酶硫解酶 脂酰脂酰CoA在脂酰在脂酰CoA脫氫酶的催化下，在脫氫酶的催化下，在 -和和 -碳原子上各脫去一個(gè)氫原子，生成碳原子上各脫去一個(gè)氫原子，生成反式反式 , -烯脂酰烯脂酰CoA，氫受體是氫受體是FAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脫氫酶 在烯脂酰在烯脂酰CoA水合酶催化下，水合酶催化下， , -烯脂酰烯脂酰CoA水化，生成水化，生成L(+)- -羥脂酰羥脂酰CoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSC

9、oAOHH2O烯脂酰CoA水合酶 -羥脂酰羥脂酰CoA在脫氫酶催化下，脫氫生成在脫氫酶催化下，脫氫生成 -酮脂酰酮脂酰CoA。反應(yīng)的氫受體為反應(yīng)的氫受體為NAD+。此脫此脫氫酶具有立體專一性，只催化氫酶具有立體專一性，只催化L(+)- -羥脂羥脂酰酰CoA的脫氫。的脫氫。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+ 在在 -酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶催化下，硫解酶催化下， -酮脂酰酮脂酰CoA與與CoA作用，生成作用，生成1分子乙酰分子乙酰CoA和和1分子比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰分子比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。少少了兩個(gè)碳原子的脂酰

10、了兩個(gè)碳原子的脂酰CoA ，RCH2C CH COSCoAORCH2COSCoA CH3COSCoACoA SH+硫解酶4、脂肪酸氧化是高度的放能過程、脂肪酸氧化是高度的放能過程 -氧化過程在線粒體基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行；氧化過程在線粒體基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行； -氧化為一循環(huán)反應(yīng)過程，由脂肪酸氧氧化為一循環(huán)反應(yīng)過程，由脂肪酸氧化酶系催化，反應(yīng)不可逆；化酶系催化，反應(yīng)不可逆； 需要需要FAD，NAD，CoA為輔助因子；為輔助因子； 每循環(huán)一次，生成每循環(huán)一次，生成一分子一分子FADH2，一分子一分子NADH，一分子乙酰一分子乙酰CoA一分子減少兩個(gè)碳原子的脂酰一分子減少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。 軟脂酸共需進(jìn)行次-氧化

11、，最終完全分解為分子乙酰輔酶A78* -氧化中的能量轉(zhuǎn)變（以軟脂酸為例）5、 -氧化中的能量轉(zhuǎn)變（以軟脂酸為例）（47）+（108）- 2 = 1061.5 ：FADH22.5：NADH乙酰輔酶A經(jīng)三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的ATP數(shù)？次-氧化？分子乙酰輔酶A消耗？6、奇數(shù)碳原子的脂肪酸經(jīng)-氧化 產(chǎn)生 若干分子的乙酰輔酶A和一分子丙酰輔酶A(二)、脂肪酸的-氧化長鏈脂肪酸單氧酶-羥脂酸脫氫酶-酮酸CO2比原來少一個(gè)碳原子數(shù)的脂肪酸(三)、脂肪酸的-氧化脂肪酸-羥脂酸 、 二羧酸-氧化 四、酮體的生成和利用四、酮體的生成和利用（一）、乙酰-CoA的代謝結(jié)局進(jìn)入檸檬酸循環(huán)；合成固醇類；合成脂肪酸；合成酮體。（

12、二）、肝臟中酮體的形成 當(dāng)脂肪酸降解過量時(shí)，細(xì)胞內(nèi)缺少足夠的當(dāng)脂肪酸降解過量時(shí)，細(xì)胞內(nèi)缺少足夠的草酰乙酸將所有的乙酰草酰乙酸將所有的乙酰CoA帶入帶入TCA循環(huán)。循環(huán)。在肝臟中脂肪酸經(jīng)氧化分解生成乙酰乙酸、在肝臟中脂肪酸經(jīng)氧化分解生成乙酰乙酸、-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產(chǎn)物，統(tǒng)稱羥丁酸和丙酮三種中間代謝產(chǎn)物，統(tǒng)稱為酮體為酮體。CH3COCH2COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸CH3CH(OH)CH2COOH -羥丁酸羥丁酸 CH3COCH3 丙酮丙酮羥甲基戊二酸單酰羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）脂肪酸脂肪酸硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOO

13、CCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASH -氧化氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH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+NAD+CH3COCOOH脫羧酶脫羧酶CoASHOH乙酰輔酶A乙酰乙酸 -羥丁酸丙酮（三）、酮體的氧化乙酰乙酸 心肌等骨骼肌等乙酰乙酰輔酶A -羥丁酸脫氫酶 利用酮體的酶有兩種，即 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶（主要存在于心、腎、腦和骨骼肌細(xì)胞的線粒體中） 乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、腎、腦細(xì)胞線粒體中） -羥丁酸羥丁酸 NAD+ NADH+H

14、+ HSCoA + ATP 乙酰乙酸乙酰乙酸 琥珀酰琥珀酰 CoA 乙酰乙酸硫激酶乙酰乙酸硫激酶 琥珀酰琥珀酰 CoA 轉(zhuǎn)硫酶轉(zhuǎn)硫酶 AMP + PPi 乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA 琥珀酸琥珀酸 硫解酶硫解酶 2乙酰乙酰 CoA 三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán) -羥丁酸脫氫酶羥丁酸脫氫酶 心、腎、腦、心、腎、腦、骨骼肌細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞心、腎、心、腎、腦細(xì)胞腦細(xì)胞(1) 在正常情況下，酮體是肝臟輸出能在正常情況下，酮體是肝臟輸出能源的一種形式；源的一種形式；(2) 在饑餓或疾病情況下，為心、腦等在饑餓或疾病情況下，為心、腦等重要器官提供必要的能源。重要器官提供必要的能源。 酮體一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加

15、-羥丁酸，生成部位是在肝，肝臟生酮肝不用，體小易溶往外送，容易攝入組織中，氧化分解把能供。 酮體主要在肝臟中生成，但肝臟中缺少分解酮體的酶，酮體轉(zhuǎn)運(yùn)至肝外組織被利用第二節(jié) 脂肪的合成代謝一、胞漿中飽和脂肪酸的“從頭合成”1、乙酰輔酶A的轉(zhuǎn)運(yùn)NADPHNADPH的來源的來源| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸單酰單酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi乙酰CoA 羧化酶生物素2、丙二酰輔酶A的形成乙酰輔酶A乙酰輔酶A羧化酶ATP、生物素丙二酰輔酶ACO2COO- 在高等動(dòng)物中，脂肪酸合成酶系是由在高等動(dòng)物中，脂肪酸合成酶系是由一條一條多肽

16、鏈構(gòu)成的多功能酶，多肽鏈構(gòu)成的多功能酶，通常以二聚體形通常以二聚體形式存在，每個(gè)亞基都含有一個(gè)式存在，每個(gè)亞基都含有一個(gè)脂?；d體脂?；d體蛋白（蛋白（ACP）和和7個(gè)活性酶的催化部位個(gè)活性酶的催化部位。 3、動(dòng)物細(xì)胞脂肪酸合成酶的結(jié)構(gòu)、動(dòng)物細(xì)胞脂肪酸合成酶的結(jié)構(gòu)CH2-Ser-ACPHS輔基：4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巰基乙胺AHS4-磷酸泛酰巰基乙胺不同不同生物生物脂肪脂肪酸合酸合成酶成酶的結(jié)的結(jié)構(gòu)構(gòu)a、縮合縮合b、加氫加氫c、脫水脫水d、加氫加氫1、乙酰輔酶A與丙二酰輔酶A的轉(zhuǎn)?；磻?yīng)乙酰輔酶A丙二酰輔酶A+?；d體蛋白ACP乙酰ACP丙二酰ACP+輔酶A2、縮合反

17、應(yīng)乙酰ACP+丙二酰ACP乙酰乙酰ACP+CO2+ACP3、第一次還原反應(yīng)4、脫水反應(yīng)5、第二次還原反應(yīng)6、軟脂酸的形成（形成丁酰ACP）由丁酰ACP形成軟脂酸需經(jīng)過 輪循環(huán)7丁酰丁酰CoACoA CH3 CH2CH2C-SACP O CH3COCH2C-SACP SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP| OCH3CSACP乙酰乙酰ACPACP|+-羥丁酰羥丁酰ACPACP脫水酶脫水酶 -酮丁酰酮丁酰ACPACP還原酶還原酶 NAD P+NADPHCoASH O OHO-C-CH2C-S-ACP 丙二酸單酰丙二酸單酰-ACP-ACP| OH OCH3-CH-CH2-C-S-ACP-羥丁酰羥丁酰-

18、ACP-ACP| OCH3CH CH-C-S-ACP=,-,-烯丁酰烯丁酰ACPACP|H2O -烯丁酰ACP還原酶NADP+NADPH縮合酶CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA 丙二單酰丙二單酰-SCoACoASHNADP+NADPHH H2 2O OCOCO2 2軟脂酸軟脂酸H H2 2O O進(jìn)位進(jìn)位鏈的鏈的延伸延伸水解水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH1、原料為乙酰、原料為乙酰CoA，直接產(chǎn)物是軟

19、脂酸，合成一分直接產(chǎn)物是軟脂酸，合成一分 子軟脂酸，需七分子丙二酸單酰子軟脂酸，需七分子丙二酸單酰CoA和一分子乙和一分子乙 酰酰CoA；2、經(jīng)檸檬酸、經(jīng)檸檬酸-丙酮酸穿梭作用將線粒體內(nèi)生成的乙丙酮酸穿梭作用將線粒體內(nèi)生成的乙 酰酰CoA運(yùn)至胞液。運(yùn)至胞液。3、1mol乙酰乙酰CoA直接參與脂肪酸的合成，其余直接參與脂肪酸的合成，其余 7mol乙酰乙酰CoA羧化成丙二酸單酰羧化成丙二酸單酰CoA4、合成在細(xì)胞液中進(jìn)行，為一耗能過程，每合成、合成在細(xì)胞液中進(jìn)行，為一耗能過程，每合成 一分子軟脂酸，重復(fù)一分子軟脂酸，重復(fù)4步進(jìn)行碳鏈延長反應(yīng)，步進(jìn)行碳鏈延長反應(yīng)， 需消耗需消耗23分子分子ATP（1

20、6分子用于轉(zhuǎn)運(yùn)，分子用于轉(zhuǎn)運(yùn)，7分子分子 用于活化）。用于活化）。5、需、需14分子分子NADPH作為供氫體，作為供氫體，6分子分子NADPH 來自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途徑，來自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途徑，8分子分子 NADPH來自于檸檬酸丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)，所以脂肪來自于檸檬酸丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)，所以脂肪 酸的合成對(duì)糖的磷酸戊糖旁路有依賴性。酸的合成對(duì)糖的磷酸戊糖旁路有依賴性。6、脂肪酸合酶系的結(jié)構(gòu)、脂肪酸合酶系的結(jié)構(gòu)（1）線粒體脂肪酸延長酶系: 延長短鏈脂肪酸，其過程是-氧化逆過程。（2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長酶系：延長飽和或不飽和長鏈脂肪酸，其中間過程與脂肪酸合成酶體系相似。脂肪酸碳鏈延長的不同方式脂肪酸碳

21、鏈延長的不同方式細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行部位細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行部位動(dòng)物動(dòng)物 植物植物線粒體線粒體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 葉綠體、前質(zhì)體葉綠體、前質(zhì)體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加入的一碳單位加入的一碳單位酯酰基載體酯?；d體電子供體電子供體乙酰乙酰CoACoA 丙二酸丙二酸單酰單酰CoACoA 丙丙二酸單酰二酸單酰CoACoACoACoA CoACoA ACP ACPNAD(P)H NADPH NADPHNAD(P)H NADPH NADPH 不不明確明確例：線粒體中脂肪酸的合成 脂肪酸碳鏈的延長軟脂酰輔酶A +乙酰輔酶A縮合-酮硬脂酰輔酶A 還原NADPH+H+-羥硬脂酰輔酶A脫水、-反硬脂酰輔酶A再還原NADPH+H+硬脂酰輔酶A三

22、、不飽和脂肪酸的合成四、脂肪的合成-磷酸甘油 +2脂酰輔酶A磷脂酸+H2O甘油二脂脂酰輔酶A甘油三脂來源：甘油的磷酸化或磷酸二羥丙酮的還原第三節(jié) 磷脂的代謝一、磷脂的分解代謝R2-C-O-CHOCH2O-C- R1CH2O-P- XOOOH磷脂酶A1（B1）磷脂酶A2（B2）磷脂酶C二、磷脂的合成代謝二、磷脂的合成代謝HOCHHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2HOCHHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3OCHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺CDP-OCHCDP-OCH2 2CHCH2 2NHNH2 2CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺乙醇

23、胺乙醇胺激酶激酶CTP:CTP:磷酸磷酸乙醇胺胞苷乙醇胺胞苷轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶ATPATPADPADPCTPCTPPPiPPi膽堿膽堿激酶激酶ATPATPADPADPOCHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP-OCHCDP-OCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP-CDP-膽堿膽堿CTP:CTP:磷酸膽磷酸膽堿胞苷轉(zhuǎn)移堿胞苷轉(zhuǎn)移酶酶CTPCTPPPiPPiP PP P磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）（腦磷脂）CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺CMPCMP磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿（腦磷脂）（腦磷脂）葡萄糖葡萄糖3-3-磷酸甘油磷酸甘油磷脂酸磷脂酸1 1，2-2-甘油二酯甘油二酯脂酰脂酰CoACoACoACoACDP-CDP-膽堿膽堿CMPCMP甘油三酯甘油三酯2 2 RCOCoARCOCoA2 2 CoACoAPiPi轉(zhuǎn)酰酶轉(zhuǎn)酰酶磷酸酯酶磷酸酯酶轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶第四節(jié) 膽固醇的代謝