第8章 脂類代謝 (郭藹光主編配套課件)

脂類代謝主講老師：白生文2011-2012學(xué)年第一學(xué)期10/18/20231§8.1脂類的概述§8.2脂肪的分解代謝§8.3脂肪酸及脂肪的合成代謝§8.4磷脂的代謝§8.5膽固醇的代謝【主要內(nèi)容】：10/18/20232〔目的要求〕1.了解脂類物質(zhì)的組成、種類和生理功能。2.了解脂肪在體內(nèi)的消化與吸收過程；體內(nèi)脂肪的動員與調(diào)節(jié)。3.了解甘油在體內(nèi)的代謝過程。4.重點掌握脂肪酸的β—氧化途徑：包括脂肪酸進(jìn)入線粒體的運(yùn)載、β—氧化的反應(yīng)過程、過程中的能量變化。10/18/202335.了解脂肪酸的α—氧化、ω—氧化方式；了解不飽和脂肪酸、奇數(shù)碳脂肪酸的氧化途徑。6.掌握酮體的合成與分解途徑，酮癥產(chǎn)生機(jī)制及發(fā)病原因。7.掌握脂肪酸的從頭合成途徑，通過與?—氧化的比較理解與記憶該途徑。8.了解線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脂肪酸的延長途徑；了解不飽和脂肪酸的合成過程。9.了解脂肪的合成、磷脂、膽固醇的代謝過程。10/18/20234糖與氨基酸、脂肪代謝的聯(lián)系返回10/18/20235一.脂類概念二.脂類的生理功能三.脂類的消化吸收返回8.1脂類的概述10/18/20236一.概念：脂類是生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的一大類物質(zhì)的總稱，包括脂肪和類脂。脂類脂肪：又稱三酯酰甘油或甘油三脂類脂固醇類：如膽固醇(cholesterol)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipides)(triglyceride,TG)返回10/18/20237（一）儲能和供能的主要物質(zhì)

1g脂肪在體內(nèi)徹底氧化供能約38KJ，而1g糖徹底氧化僅供能約16.7KJ脂肪組織儲存脂肪，約占體重10～20%.合理飲食脂肪氧化供能占15～25%空腹脂肪氧化供能占50%以上禁食1～3天脂肪氧化供能占85%飽食、少動脂肪堆積，發(fā)胖二.脂類的主要生理功能返回10/18/20238(二)生物膜的重要結(jié)構(gòu)成分(三)參與代謝調(diào)控花生四烯酸前列腺素等生物活性物質(zhì)磷脂酰肌醇三磷酸肌醇、甘油二酯（第二信使）膽固醇類固醇激素、VD3返回10/18/20239小腸上段是主要的消化場所三.脂類的消化\吸收返回在十二指腸下段及空腸上段吸收10/18/202310脂類物質(zhì)的乳化、

消化、吸收和運(yùn)輸脂類的消化、吸收和運(yùn)輸過程10/18/202311一.脂肪動員二.甘油代謝三.脂肪酸的氧化四.酮體代謝返回8.2脂肪的分解代謝

10/18/202312一.脂肪動員

概念：儲存于脂肪細(xì)胞中的脂肪，在3種脂肪酶作用下逐步水解為游離脂肪酸和甘油，釋放入血供其它組織利用的過程，稱脂肪動員。返回10/18/202313二.甘油代謝甘油激酶（肝、腎）甘油二酯磷脂二氧化碳(CO2)+H2OCH2OHCH1CH2OHHO甘油CH2OHCHCH2OHO3-磷酸甘油PNAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶磷酸二羥丙酮CH2OHCCH2OOP3-磷酸甘油醛CHOCHCH2OHOP糖氧化返回ATPADP10/18/202314三.脂肪酸的氧化（一）飽和脂肪酸的氧化※（二）單不飽和脂肪酸的氧化※（三）多不飽和脂肪酸的氧化※（四）多不飽和脂肪酸的過氧化（五）奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化※返回10/18/202315(一)飽和脂肪酸的β－氧化

定義：在脂?；?β-碳原子上依次進(jìn)行脫氫、加水、再脫氫及硫解4步連續(xù)反應(yīng)，使脂?；讦僚cβ-碳原子間斷裂，生成1分子乙酰CoA和少2個碳原子的脂酰CoA

。此過程是在一系列酶的催化下完成的。脂肪酸必須先在胞液中活化為脂酰CoA，然后進(jìn)入線粒體β-氧化。返回（重點掌握）10/18/202316利用在體內(nèi)不易降解的苯環(huán)標(biāo)記物連接在苯環(huán)甲基末端，狗攝入含苯環(huán)標(biāo)記的奇數(shù)碳原子脂肪酸時尿液排出苯甲酸；攝入含偶數(shù)碳原子脂肪酸時尿中排除出苯乙尿酸。說明可能脂肪酸的分解是每次降解二碳單位的片段。

Knoop的重要發(fā)現(xiàn):后來用同位素示蹤技術(shù)證明其正確性10/18/2023171.脂肪酸活化為脂酰CoA（胞液）

位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸與CoA-SH生成活化的脂酰CoA。RCOOH+CoA—SHRCO~SCoA脂酰CoA合成酶ATPAMP+PPiMg2+

H2O2Pi反應(yīng)不可逆脂肪酸脂酰CoA10/18/2023182.脂酰CoA進(jìn)入線粒體脂肪酸氧化的酶系存在線粒體基質(zhì)內(nèi)，但胞液中活化的長鏈脂酰CoA（12C以上）卻不能直接透過線粒體內(nèi)膜，必須與肉堿(carnitine，L-β-羥-γ-三甲氨基丁酸)結(jié)合成脂酰肉堿才能進(jìn)入線粒體基質(zhì)內(nèi)。RCO-SCoACoA-SH肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ(CH3)3N+CH2CHCH2COOHOH肉堿(CH3)3N+CH2CHCH2COOHRCO-O脂酰肉堿反應(yīng)由肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(CAT-Ⅰ和CAT-Ⅱ)催化：10/18/202319此過程為脂肪酸β-氧化的限速步驟，CAT-Ⅰ是限速酶，丙二酸單酰CoA是強(qiáng)烈有競爭性抑制劑。肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰輔酶A進(jìn)入線粒體10/18/2023203.脂酰CoA的β-氧化過程10/18/2023214.脂肪酸β-氧化的能量生成1分子軟脂酸(16C)活化生成的軟脂酰CoA經(jīng)7次β-氧化.總反應(yīng)式如下:

軟脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O

→

8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)1分子軟脂酸徹底氧化共生成:

(*×7)+(*×7)+(*×8)=?分子ATP減去脂肪酸活化時消耗ATP的2個高能磷酸鍵凈生成???分子ATP。按NADH+H+磷氧比為2.5,FADH2磷氧比為1.5計算10/18/2023221分子硬脂酸活化生成的硬脂酰CoA經(jīng)？次β-氧化.總反應(yīng)式如下:

硬脂酰CoA+？FAD+？NAD++？

CoA-SH+？

H2O

→？乙酰CoA+？

FADH2+？(NADH+H+)1分子硬脂酸徹底氧化共生成:

(*×7)+(*×7)+(*×8)=?分子ATP減去脂肪酸活化時消耗ATP的2個高能磷酸鍵凈生成???分子ATP。按NADH+H+磷氧比為2.5,FADH2磷氧比為1.5計算10/18/202323（二）單不飽和脂肪酸的氧化

體內(nèi)不飽和脂肪酸約占脂肪酸總量的一半以上。也在線粒體中進(jìn)行β-氧化。含有一個雙鍵的不飽和脂肪酸氧化在未遇雙鍵前其反應(yīng)過程與飽和脂肪酸的β-氧化完全相同。當(dāng)遇到雙鍵后，還需要另一個特異性的酶：

Δ3-順,Δ2-反烯酰CoA異構(gòu)酶催化：如油酸=18:1Δ9如下圖所示:返回10/18/202324單不飽和脂肪酸的氧化10/18/202325你能算出

1mol油酸徹底氧化分解共生成多少ATP???10/18/202326（三）多不飽和脂肪酸的氧化

多不飽和脂肪酸如亞油酸(18:2Δ9,12)的氧化需要增加兩個酶：

Δ3-順，Δ2-反烯酰CoA異構(gòu)酶2,4-二烯酰CoA還原酶.HHH

|||H3C-(CH2)7-C=C-CH2CO～SCoAH3C-(CH2)7-CH2-C=C-CO～SCoA4321|H4321返回10/18/202327多不飽和脂肪酸的氧化10/18/202328（四）多不飽和脂肪酸的過氧化了解

體內(nèi)產(chǎn)生的氧自由基，能攻擊生物膜及血漿脂蛋白磷脂中的多不飽和脂肪酸，引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用，即在多不飽和脂肪酸中發(fā)生的一種自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。返回10/18/202329脂質(zhì)過氧化的危害:

1.生物膜脂質(zhì)的過氧化，導(dǎo)致膜功能障礙及酶的損傷。2.脂性自由基極活潑，能抽提蛋白質(zhì)的氫,使蛋白質(zhì)、酶等變性能失活。3.脂質(zhì)過氧化的分解產(chǎn)物，如丙二醛對細(xì)胞有毒性，能與蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸、RNA等的-NH2反應(yīng)，使之發(fā)生交聯(lián)而失活。返回10/18/202330（五）奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化（掌握）經(jīng)多次β-氧化最后產(chǎn)生丙酰輔酶A，再經(jīng)下面過程生成琥珀酸輔酶A進(jìn)入TCA循環(huán)：10/18/202331甲基丙酰輔酶A甲基變位酶輔基的結(jié)構(gòu)

返回10/18/202332四.酮體代謝返回（－）酮體的生成途徑（二）酮體的利用（三）酮體生成的調(diào)節(jié)（三）酮體生成的生理意義（四）酮癥及其產(chǎn)生原因10/18/202333酮體的生成：乙酰輔酶A的代謝結(jié)局而在肝臟中脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA，有一部分轉(zhuǎn)變成乙酰乙酸、β-羥丁酸及丙酮。這三種中間產(chǎn)物統(tǒng)稱為酮體(ketonebodies)：脂肪酸在心肌、骨骼肌等組織中β-氧化生成的大量乙酰CoA，通過TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和H2O。Β-羥丁酸約70％乙酰乙酸約30％丙酮含量極微10/18/202334（肝細(xì)胞線粒體中含有活性較強(qiáng)的酮體合成的酶系。脂肪酸在線粒體β-氧化生成的乙酰CoA是合成酮體的原料）酮體的生成場所：肝臟合成酮體的原料：乙酰輔酶A返回10/18/202335CH3COCH2CO~SCoA乙酰乙酰CoACH3CO~SCoA

乙酰CoACH3—C—CH2CO~SCoAOHCH2COOH

β-羥β-甲基戊二酸單酰CoACH3—C—CH2COOHOHβ-羥丁酸CH3COCH2COOH乙酰乙酸CH3COCH3丙酮CH3CO~SCoA乙酰CoACoA-SHβ-酮硫解酶CoA-SHHMG-CoA

合酶HMG-CoA

裂解酶NADH+H+NAD+β-羥丁酸脫氫酶CO2乙酰乙酸

脫羧酶關(guān)鍵酶（一）酮體的生成途徑返回10/18/202336(二)酮體的利用

酮體在肝臟合成，但肝臟缺乏利用酮體的酶，因此不能利用酮體。酮體生成后進(jìn)入血液，輸送到肝外組織利用。肝內(nèi)生酮---肝外用10/18/202337酮體的分解:CH3COCH2COOH

乙酰乙酸CH3COCH2CO~SCoA

乙酰乙酰CoAATP+CoA~SHPPi+AMP2PiCH2COOHCH2CO~CoACH2COOHCH2COOH

TCA乙酰CoACH3CO~CoA

β-羥丁酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羥丁酸脫氫酶NADH+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酰CoA-3酮酸CoA轉(zhuǎn)移酶

乙酰乙酰CoA合成酶H2OHSCoA乙酰乙酰CoA硫解酶

心、腎、腦和骨胳肌此酶活性高(10倍)10/18/202338（三）酮體生成的生理意義：1.酮體具水溶性，能透過血腦屏障及毛細(xì)血管壁，是輸出脂肪能源的一種形式。2.長期饑餓時，酮體供給腦組織50～70%的能量。3.禁食、應(yīng)激及糖尿病時，心、腎、骨骼肌攝取酮體代替葡萄糖供能，節(jié)省葡萄糖以供腦和紅細(xì)胞所需，并可防止肌肉蛋白的過多消耗。10/18/202339（四）酮癥及其產(chǎn)生原因：尿排泄量mg/24hour血中濃度mg/100ml正常≥1253嚴(yán)重酮癥（未治療的糖尿?。?00090長期饑餓和糖尿病時，脂肪動員加強(qiáng)，酮體生成增多。當(dāng)肝內(nèi)產(chǎn)生酮體超過肝外組織氧化酮體的能力時，血中酮體蓄積，稱為酮血癥。尿中有酮體排出，稱酮尿癥。二者統(tǒng)稱為酮體癥(酮癥).酮癥可導(dǎo)致代謝性酸中毒，稱酮癥酸中毒，嚴(yán)重酮癥可導(dǎo)致人死亡。了解10/18/202340乙醛酸循環(huán)存在于一些細(xì)菌、藻類和油料植物的種子的乙醛酸體中，它可將脂肪酸降解的主要產(chǎn)物乙酰CoA合成為琥珀酸。五.乙醛酸循環(huán)(glyoxylatecycle)請大家回憶一下三羧酸循環(huán)10/18/202341①乙酰CoA經(jīng)檸檬酸合酶和順烏頭酸酶催化生成異檸檬酸。②在異檸檬酸裂解酶(isocitratelyase)的催化下異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸。③蘋果酸合酶(malatesynthase)催化乙醛酸和1分子乙酰CoA生成蘋果酸。④蘋果酸經(jīng)蘋果酸脫氫酶催化生成OAA。整個過程構(gòu)成一個循環(huán)反應(yīng)。8.1.5.1乙醛酸循環(huán)的歷程10/18/20234210/18/202343總反應(yīng)：10/18/202344乙醛酸循環(huán)可以看成是三羧酸循環(huán)一個支路。它在異檸檬酸處分支，繞過了三羧酸循環(huán)兩步脫羧反應(yīng),因而不發(fā)生氧化降解。參與乙醛酸循環(huán)酶除了異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶外,其余的酶都與三羧酸循環(huán)的酶相同。異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶是乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶。10/18/202345乙醛酸循環(huán)存在于一些細(xì)菌、藻類和油料植物的種子的乙醛酸體中。油料作物苗期能量來源：油料植物的種子中主要的貯藏物質(zhì)是脂肪，在種子萌發(fā)時乙醛酸體大量出現(xiàn)，由于它含有脂肪分解和乙醛酸循環(huán)整套酶系，因此可以將脂肪分解。并將分解產(chǎn)物乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁帷Ｒ胰┧嵫h(huán)的生物學(xué)意義10/18/202346琥珀酸可異生成糖并以蔗糖的形式運(yùn)至種苗的其它組織供給它們生長所需要的能源和碳源;而當(dāng)種子萌發(fā)終止，貯脂耗盡，葉片能進(jìn)行光合作用時，植物的能源和碳源可以由光和CO2獲得，乙醛酸體數(shù)量迅速下降以至完全消失。對于一些細(xì)菌和藻類，乙醛酸循環(huán)使它們能夠僅以乙酸鹽作為能源和碳源生長。10/18/202347植物線粒體內(nèi)脂肪酸

-氧化能力很低。乙醛酸循環(huán)將乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?再在線粒體中通過三羧酸循環(huán)的部分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為蘋果酸,然后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷愇镔|(zhì)。10/18/202348乙醛酸循環(huán)中也有蘋果酸中間體，它也可以轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中異生成糖，但它需要及時回補(bǔ)，以保證循環(huán)的正常進(jìn)行，蘋果酸仍由TCA循環(huán)的產(chǎn)物琥珀酸在線粒體中轉(zhuǎn)變而來。在脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^程中，乙醛酸循環(huán)起著關(guān)鍵的作用，它是連結(jié)糖代謝和脂代謝的樞紐。10/18/2023498.3脂肪酸及脂肪的合成一.軟脂酸的從頭合成二.脂肪酸碳鏈的延長三.不飽和脂肪酸的的合成四.甘油的合成五.脂肪的合成六.脂肪酸合成的調(diào)節(jié)返回10/18/202350一.軟脂酸的從頭合成1.合成部位2.合成原料3.合成過程4.從頭合成與β—氧化比較10/18/202351在肝、腎、腦、肺、乳腺及脂肪等多種組織的胞漿中均含有脂肪酸合成酶系，肝臟是人體合成脂肪酸的主要部位，其合成能力最強(qiáng)，約比脂肪組織大8～9倍。1.合成部位返回10/18/202352

脂肪酸合成的碳源主要來自糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解產(chǎn)生乙酰CoA，它們都存在于線粒體中。穿梭系統(tǒng)有ATP、NADPH、HCO3-(二氧化碳)及Mn2+等的參與。生物體中的NADPH主要來自胞漿中的磷酸戊糖途徑，其次是檸檬酸穿梭系統(tǒng)。線粒體中的乙酰CoA，需通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)（或稱

檸檬酸穿梭系統(tǒng)）運(yùn)到胞漿中，才能供脂肪酸合成所需要。

2.合成原料來源返回植物中……可能不存在檸檬酸穿梭系統(tǒng)?。。?0/18/202353檸檬酸穿梭系統(tǒng)：10/18/202354(1)丙二酸單酰CoA的合成CH3CO~SCoA+HCO3-+ATP

乙酰CoA羧化酶Mn2+、生物素

HOOC-CH2CO~SCoA+ADP+Pi丙二酸單酰CoA在胞漿中進(jìn)行關(guān)鍵酶3.合成過程

HCO3-+ATPADP+Pi酶-生物素酶-生物素-CO2丙二酰單酰CoA乙酰CoA機(jī)理：10/18/202355乙酰CoA羧化酶的組成：原核生物中由三個不同的亞基構(gòu)成：生物素羧基載體蛋白（BCCP）、生物素羧化酶、羧基轉(zhuǎn)移酶。其中生物素連接在BCCP上。動物和植物中由多個不同的亞基構(gòu)成，每個亞基均具上述三項催化功能。

注：只有合全酶時該酶才具活性乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶。10/18/202356脂肪酸合酶系統(tǒng)(fattyacidsynthasesystem，F(xiàn)AS)是一個多酶復(fù)合體。它包括：①乙酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶;②丙二酸單酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶;③

-酮脂酰-ACP合酶;④

-酮脂酰-ACP還原酶;⑤

-羥脂酰-ACP脫水酶;⑥烯脂酰-ACP還原酶等6種酶。此外復(fù)合體中還含有脂?；d體蛋白(acylca