生化第十章脂代謝

1、第二篇 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)第八章 生物氧化與氧化磷酸化第九章 糖代謝第十章 脂類與脂類代謝第十一章 蛋白質(zhì)降解及氨基酸代謝第十二章 核酸的降解與核苷酸代謝第十三章 核酸和蛋白質(zhì)的生物合成第十四章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第七章 脂類代謝第一節(jié) 脂類概述第二節(jié) 甘油三酯的分解代謝第三節(jié) 甘油三酯的生物合成Lipid脂肪酸與醇脫水反應(yīng)形成的酯及其衍生物共性：不溶于水，而易溶于非極性溶劑如乙醚、氯仿、苯等。第一節(jié) 脂類概述一、脂類的概念脂類（lipids）是一類不溶于水而易溶于有機(jī)溶劑，并能為機(jī)體利用的有機(jī)化合物。 單純脂 復(fù)合脂 類 脂二、脂質(zhì)的分類按化學(xué)組成分類按物理狀態(tài)分類 油 脂（一）單純脂 由脂

2、肪酸和醇類所形成的酯1、脂肪：由1 3分子脂肪酸與1分子甘油形成的酯，最常見(jiàn)的是甘油三酯。2、蠟：由高級(jí)脂肪酸和高級(jí)一元醇形成的酯。單純脂類的衍生物：除了含有脂肪酸和醇外，還含有非脂分子的成分（二）復(fù)合脂 磷脂（磷酸和含氮堿） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）萜類(terpene)：樟腦、香精油、天然橡膠、檸檬烯固醇類：固醇（甾醇、腎上腺皮質(zhì)激素） 共同特征：含環(huán)戊烷多氫菲類固醇：雄性激素、雌性激素其他脂類：維生素A、D、E、K等。由單純脂類或復(fù)合脂類衍生而來(lái)或與它們關(guān)系密切。（三）類脂貯存脂質(zhì)結(jié)構(gòu)脂質(zhì) 活性脂質(zhì) 三、脂類的生物功能1、油脂是機(jī)體代謝所需燃料的儲(chǔ)存形式和運(yùn) 輸形式。2、構(gòu)成生物膜的重要

3、物質(zhì)。3、機(jī)體表面脂類有防止機(jī)體損傷與防止熱 量散發(fā)等保護(hù)作用。 4、作為生物體內(nèi)脂溶性物質(zhì)如脂溶性維生 素和必需脂肪酸的溶劑。 5、作為細(xì)胞的表面物質(zhì)，與細(xì)胞識(shí)別、種特 異性和組織免疫等密切相關(guān)。貯存脂質(zhì)結(jié)構(gòu)脂質(zhì)活性脂質(zhì)四、甘油三酯（三酰甘油）(triacylglycerol, TG)1分子甘油和3分子脂肪酸形成的酯通式R1=R2=R3簡(jiǎn)單三酰甘油混合三酰甘油單酯酰甘油脂肪酸1H2O二酯酰甘油H2O三酯酰甘油脂肪酸2甘油（丙三醇）脂肪（三?；视停┫嗤舅針?gòu)成的甘油三酯稱為簡(jiǎn)單甘油三酯，命名為三某脂酰甘油；不同脂肪酸構(gòu)成的甘油三酯稱為混合甘油三酯，命名為-某脂酰-某脂酰-某脂酰甘油。自然界

4、存在的大多是混合甘油三酯。1、脂肪酸（fatty acid） 長(zhǎng)鏈羧酸，以線性為主，很少有分支，其烴鏈有的是飽和的，不含碳碳雙鍵，稱為飽和脂肪酸，如：硬脂酸、軟脂酸；有的含碳碳雙鍵，不飽和，稱為不飽和脂肪酸，如：油酸。脂肪酸飽和 ： 16C軟脂酸、 18C硬脂酸不飽和含1個(gè)雙鍵（油酸）含2個(gè)雙鍵（亞油酸）含3個(gè)雙鍵（亞麻酸）含4個(gè)雙鍵（花生四烯酸）脂肪酸的簡(jiǎn)單表示方法：硬脂酸 CH3(CH2)16COOH 簡(jiǎn)寫(xiě)18:0軟脂酸 CH3(CH2)14COOH 簡(jiǎn)寫(xiě)16:0 油酸 簡(jiǎn)寫(xiě)18:19 CH3(CH2)7CHCH (CH2)7COOH亞油酸 簡(jiǎn)寫(xiě)18:29,12 CH3(CH2)7CHCH

5、CH2CHCH (CH2)4COOH 亞麻酸 簡(jiǎn)寫(xiě)18:39,12,15花生四烯酸 簡(jiǎn)寫(xiě)20:45,8,11,14 脂肪酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軟脂酸（十六烷酸）硬脂酸（十八烷酸） 油酸（十八烯酸）天然脂肪酸結(jié)構(gòu)中共同規(guī)律：（1）一般是偶數(shù)的長(zhǎng)鏈脂肪酸，14-20個(gè)碳原子占多數(shù)，最常見(jiàn)16或18碳原子酸。如軟脂酸(160)、硬脂酸(180)、和油酸(1819)。（2）不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)比相同鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸低，短鏈脂肪酸熔點(diǎn)比長(zhǎng)鏈脂肪酸低。脂肪酸的鏈長(zhǎng)、飽和程度決定了脂肪的熔點(diǎn)。 （3）單不飽和脂肪酸的雙鍵位置一般在9和10碳原子之間，多不飽和脂肪酸第一個(gè)雙鍵一般在9號(hào)位，其余在C9與碳鏈末端之間，兩個(gè)雙鍵

6、之間往往隔一個(gè)亞甲基，不具共軛結(jié)構(gòu)。 如 油酸（1819） 亞油酸（1829,12） 亞麻酸（1839,12,15） 花生四烯酸（2045,8,11,14）（4）高等動(dòng)植物的不飽和脂肪酸一般都是順式結(jié)構(gòu)(cis)，反式很少(trans) 。 油酸 亞油酸 （5）哺乳動(dòng)物和人體不能合成亞油酸和亞麻酸等多不飽和脂肪酸，而它們又是生長(zhǎng)所必需的，需要由食物供給，故稱為必需脂肪酸（essential fatty acid)。HHCOOHHHCOOHHH花生四烯酸（Cis) 20:42、甘油三酯的理化性質(zhì)(1) 溶解性不溶于水(2) 光學(xué)活性當(dāng)甘油C1和C3上的脂肪酸不同時(shí)，C2為不對(duì)稱碳原子，這時(shí)甘油三

7、酯具有光學(xué)活性（旋光性）。 CH2-O-CO-R1 R2-COO-CH CH2-O-CO-R3五、磷脂 磷脂是含磷酸、氮堿的單脂衍生物。根據(jù)分子中所含醇的種類分為甘油醇磷脂（磷酸甘油酯）和鞘氨醇磷脂（磷鞘脂）。甘油磷脂通式 X基團(tuán)種類 甘油磷脂名稱膽堿 HO-CH2-CH2-N+(CH3) 3 磷脂酰膽堿（卵磷脂）乙醇胺 HO-CH2-CH2-NH2 磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）絲氨酸 HO-CH2-CH(NH2)-COOH 磷脂酰絲氨酸磷脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 一個(gè)由磷酸基及氮堿組成的極性（親水性）頭部和一個(gè)由兩條長(zhǎng)的烴鏈組成的非極性（疏水性）尾部。R1-CO-O-CH2 OR2-CO-O-CH-CH2-

8、O-P-O-CH2-CH2-N+(CH3)3 疏水尾部 O- 親水頭部磷脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其能形成穩(wěn)定的雙分子層，構(gòu)成生物膜。在雙分子層中，親水頭部向外，疏水尾部在中間。生物膜的結(jié)構(gòu)甘油三酯代謝概況第二節(jié) 甘油三酯的分解代謝（一）脂肪動(dòng)員儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解為游離脂肪酸和甘油，并釋放入血以供其它組織細(xì)胞氧化利用，該過(guò)程稱為脂肪動(dòng)員。 在脂肪動(dòng)員中，脂肪細(xì)胞內(nèi)的甘油三酯脂肪酶是限速酶，它受多種激素的調(diào)控，因此稱為激素敏感性脂肪酶（HSL）。第二節(jié) 甘油三酯的分解代謝甘油三酯的酶促水解甘油三酯的分解是經(jīng)脂肪酶催化逐步水解的。組織中有三種脂肪酶：甘油三酯脂肪酶（三脂酰甘油脂肪酶）甘油

9、二酯脂肪酶（二脂酰甘油脂肪酶）甘油單酯脂肪酶（單脂酰甘油脂肪酶）它們一步步地將甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。 第一步為限速步驟.脂肪酸甘油甘油一酯甘油二酯甘油三酯脂酶脂酶+ CH2OH CH2OH CH2OHHOCH HOCH CO CH2OH CH2O P CH2O P 甘油被磷酸化和氧化生成磷酸二羥丙酮，再經(jīng)異構(gòu)化生成3-磷酸甘油醛，然后可經(jīng)糖酵解途徑轉(zhuǎn)化成丙酮酸繼續(xù)氧化，或經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖。甘油激酶 磷酸甘油脫氫酶ATP ADPNADNADHH二、甘油的代謝CH2OH HCOHCH2OH- ATPADP+Pi甘油激酶CH2OH HCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH +H+磷

10、酸甘油脫氫酶CH2OH C=OCH2O-P-異構(gòu)酶磷酸丙糖CHO CHOHCH2O-P-糖異生葡萄糖EMPCH3 C=OCOOH-乙酰COATCACO2+H2O 糖代謝與脂代謝通過(guò)磷酸二羥丙酮聯(lián)系起來(lái)。磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛三、脂肪酸的氧化分解（一）飽和偶數(shù)碳脂肪酸的-氧化作用 -氧化是脂肪酸分解的主要代謝途徑。該途徑于1904年由努普（Knoop）根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出。 場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)（真核） 細(xì)胞溶膠 （原核） 脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，首先被活化，形成脂酰輔酶A，然后再進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化。1、脂肪酸的活化 脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，必須先生成脂酰CoA，才能進(jìn)入線粒體進(jìn)行-氧化，反應(yīng)由脂酰輔酶A合成酶（又稱

11、脂肪酸硫激酶）催化， ATP供能。 反應(yīng)中ATP斷裂成AMP和PPi，實(shí)際上消耗了兩個(gè)高能磷酸鍵，即認(rèn)為消耗了兩分子ATP。 腺苷酸激酶催化以下反應(yīng)： AMP + ATP 2ADP2、脂酰CoA的跨膜運(yùn)輸 在細(xì)胞質(zhì)中合成的脂酰CoA不能自由穿過(guò)線粒體內(nèi)膜進(jìn)入線粒體，肉毒堿(L-羥基-三甲基胺基丁酸)可以作為載體，將脂?；D(zhuǎn)運(yùn)至線粒體內(nèi)。脂酰CoA載體肉毒堿(3-羥基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA進(jìn)入線粒體在肉堿（carnitine）的協(xié)助下。脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶 3、脂酰CoA的-氧化 降解 在線粒體內(nèi)，脂酰CoA進(jìn)行-氧化，該途徑由4個(gè)重復(fù)步驟組成：脫氫、水合、脫氫、硫解，每輪-氧化

12、生成1分子乙酰CoA、1分子FADH2和1分子NADH。（1）脂酰CoA的、-脫氫作用（脫氫） HR-CH2-CH2-CH2-CS-CoA R-CH2-CC-CS-CoA O FAD FADH2 H O 脂酰CoA 2-反式烯脂酰CoA（2）2-反式烯脂酰CoA的水化（水合） H O H2O OH OR-CH2-CC-CS-CoA R-CH2-C-CH2-CS-CoA H H 2-反式烯脂酰CoA L-羥脂酰CoA脂酰CoA脫氫酶烯脂酰CoA水化酶（3） L-羥脂酰CoA脫氫（脫氫） OH O NAD NADHH O OR-CH2-C-CH2-CS-CoA R-CH2-C-CH2-CS-CoA

13、 H L-羥脂酰CoA -酮脂酰CoA（4）-酮脂酰CoA的硫解（硫解） O O O OR-CH2-C-CH2-CSCoA+CoASH R-CSCoA + CH3CSCoA -酮脂酰CoA 脂酰CoA 乙酰CoA （比原先的脂酰CoA 縮短了一個(gè)二碳單位）L-羥脂酰CoA脫氫酶硫解酶4、脂肪酸-氧化過(guò)程中ATP的合成 以軟脂酸為例1分子軟脂酰CoA經(jīng)7次-氧化，可完全降解成8個(gè)乙酰CoA、7分子的FADH2、7分子的NADH：軟脂酰CoA7CoASH7FAD7NAD7H2O 8乙酰CoA7FADH27NADH7H則1分子軟脂酸完全氧化產(chǎn)生ATP分子數(shù)：812727321291分子硬脂酸完全氧化

14、產(chǎn)生146分子ATP。（二）飽和奇數(shù)碳脂肪酸的-氧化降解與飽和偶數(shù)碳脂肪酸的-氧化降解過(guò)程基本相同，只是最后產(chǎn)生的丙酰CoA的去路不同。（三）不飽和脂肪酸的-氧化 該過(guò)程與飽和脂肪酸的-氧化降解過(guò)程基本相同，只是不飽和脂肪酸分子中含有順式雙鍵，所以在氧化過(guò)程需要有另外的酶參加（3-順-2-反烯脂酰CoA異構(gòu)酶）。 以單不飽和脂肪酸油酸（18：19）為例：油酰CoA3-順-12 -烯酰CoA烯酰CoA異構(gòu)酶2-反-12 -烯酰CoA單不飽和脂肪酸的分解 與硬脂酸相比，油酸的-氧化中少產(chǎn)生了1分子FADH2，其余完全相同，所以1分子油酸完全氧化比1分子硬脂酸少產(chǎn)生2分子ATP，即144分子ATP。

15、（四）脂肪酸的其它氧化途徑1、-氧化2、-氧化 脂肪酸在微粒體中由加單氧酶和脫羧酶催化生成-羥脂肪酸或少一個(gè)碳原子的脂肪酸的過(guò)程稱為脂肪酸的-氧化。 -氧化障礙者不能氧化植烷酸(phytanic acid,3,7,11,15-四甲基十六烷酸)。 -氧化例如：反芻動(dòng)物的脂肪在奇數(shù)碳原子上帶甲基分支的二十碳植烷酸；若-氧化代謝障礙，導(dǎo)致植烷酸積累，引起外周神經(jīng)類型的運(yùn)動(dòng)失調(diào)及視網(wǎng)膜炎癥。脂肪酸的-氧化是在肝微粒體中進(jìn)行，由加單氧酶催化的。首先是脂肪酸的碳原子羥化生成-羧脂肪酸，再經(jīng)醛脂肪酸生成,-二羧酸，然后在-端或-端活化，進(jìn)入線粒體進(jìn)入-氧化，最后生成琥珀酰CoA。 -氧化第三節(jié) 甘油三酯的生

16、物合成 外源：油脂的分解脂肪酸的來(lái)源 內(nèi)源：利用乙酰CoA合成生物體由乙酰CoA合成脂肪酸的主要途徑有：(1) 非線粒體酶系合成途徑 即胞漿酶系合成飽和脂肪酸途徑。該途徑的終產(chǎn)物是軟脂酸，故又稱為軟脂酸合成途徑，是脂肪酸合成的主要途徑。(2) 線粒體酶系合成途徑 又稱飽和脂肪酸碳鏈延長(zhǎng)途徑。一、軟脂酸的合成1、乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn) 脂肪酸的合成在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，而原料乙酰CoA（通過(guò)Pyr脫氫或脂肪酸-氧化獲得）大量存在于線粒體基質(zhì)中，必須先經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)才能到達(dá)細(xì)胞質(zhì)。 三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系2、脂酸的合成脂酸合成酶系：在高等動(dòng)物，脂肪酸合成酶系是一個(gè)多功能酶的二聚體。每個(gè)亞基含有一個(gè)酰基載體蛋白（ACP）的核心

17、和七種酶的活性部位。 中文名稱英文名稱縮寫(xiě)脂?；d體蛋白Acyl carrier protein ACP乙酰CoA-ACP乙酰轉(zhuǎn)移酶Acetyl-CoAACP transacetylaseAT丙二酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶Malonyl-CoAACP transferaseMT-酮脂酰-ACP合酶-KetoacylACP synthaseKS-酮脂酰-ACP還原酶- KetoacylACP reductaseKR-羥脂酰-ACP脫水酶-HydroxyacylACP dehydrataseHD烯酰-ACP還原酶EnoylACP reductaseER硫酯酶ThioesteraseTE脂酸合成酶系（3

18、）合成過(guò)程丙二酰CoA的合成：乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。CH2COSoA 脂肪酸合成循環(huán)脂肪酸合成時(shí)碳鏈的縮合延長(zhǎng)過(guò)程是一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程。每經(jīng)過(guò)一次循環(huán)反應(yīng)，延長(zhǎng)兩個(gè)碳原子。合成反應(yīng)由脂肪酸合成酶系催化。在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一種由1分子脂?；d體蛋白（acyl carrier protein, ACP）和7種酶單體所構(gòu)成的多酶復(fù)合體。脂酰基載體蛋白（ACP-SH）ACP-脂酰基轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰COA- ACP轉(zhuǎn)移酶（啟動(dòng)、裝載）-酮脂酰- ACP合酶（縮合）-酮脂酰- ACP還原酶（還原）-羥脂酰- ACP脫水酶（脫水）烯脂酰-ACP還原酶（還原）軟脂酰-ACP硫解酶（釋放）

19、ACPSH原核生物的脂肪酸合成酶系4-磷酸泛酰巰基乙胺（4-P-PaSH） 乙酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)CH3-CSCOA=OCH3-CSACP=OCH3-CSE=OACPSH酮脂酰-ACP合酶(E) 丙二酸單?；D(zhuǎn)移反應(yīng)COA-SHACP-SHACP脂?；D(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACP O=丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SH（4） 反應(yīng)歷程丙二酸單酰ACP縮合反應(yīng)CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACP O=O=+合酶-SH+CO2還原反應(yīng) CH3-C-CH2-

20、CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP還原酶 CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=乙酰乙酰-ACPD-羥丁酰-ACP脫水反應(yīng) CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=- C- C=C O-CH3- H HSACP-羥脂酰-ACP脫水酶+H2O（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）再還原反應(yīng)- C=CO-CH3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP還原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+NADP+（丁酰-ACP）丁酰-ACP與丙二酸單酰-ACP重復(fù)縮合、還原、脫水、再還原的過(guò)程，直至生成軟脂酰-ACP。-ACP由于縮合反應(yīng)中

21、，-酮脂酰-ACP合酶是對(duì)鏈長(zhǎng)有專一性的酶，僅對(duì)14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故從頭合成只能合成16C及以下飽和脂酰-ACP。軟脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸（棕櫚酸）釋放H2O8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH+14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+ 6H2O總反應(yīng)式5、脂肪酸碳鏈延長(zhǎng) 線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和微粒體都有能使短鏈飽和脂肪酸的碳鏈延長(zhǎng)的酶系。 它們與軟脂酸合成酶系有幾點(diǎn)不同： 是以乙酰CoA為單體(二碳單位的供 體)，而不是丙二酸單酰CoA;-酮脂酰CoA還原反應(yīng)是以NADH 提供還原力，而不是NADPH; 反應(yīng)過(guò)程中的各種酰基都是以CoA- SH為載體，而不是ACP-SH。飽和脂肪酸從頭合成與-氧化的比較區(qū)別要點(diǎn) 從頭合成 -氧化細(xì)胞內(nèi)發(fā)生場(chǎng)所 胞液 線粒體酰