第十一章 脂代謝

第十一章脂類代謝大寫小寫英文注音國際音標注音中文注音Ααalphaalfa阿耳法Ββbetabeta貝塔Γγgammagamma伽馬Δδdetadelta德耳塔Εεepsilonepsilon艾普西隆Ζζzetazeta截塔Ηηetaeta艾塔Θθthetaθita西塔Ιιiotaiota約塔Κκkappakappa卡帕Λλlambdalambda蘭姆達Μμmumiu繆Ννnuniu紐Ξξxiksi可塞Οοomicronomikron奧密可戎Ππpipai派Ρρrhorou柔Σσsigmasigma西格馬Ττtautau套Υυupsilonjupsilon衣普西隆Φφphifai斐Χχchikhai喜Ψψpsipsai普西Ωωomegaomiga歐米伽希臘字母讀音表

生物體含有的脂類基本上分為脂肪（中性脂肪）和類脂兩類，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。脂類的生物功能和糖類相似。

脂類（lipids）泛指不溶于水，易溶于有機溶劑的各類生物分子。脂類都含有碳、氫、氧元素，有的還含有氮和磷。脂類所包括的物質(zhì)范圍很廣，結構差異也大。他們的共同特征是以長鏈或稠環(huán)脂肪烴分子為母體。脂類分子中沒有極性基團的稱為非極性脂；有極性基團的稱為極性脂。極性脂的主體是脂溶性的，其中的部分結構是水溶性的。脂肪上式中R1、R2及R3是脂肪酸的烴鏈（脂酸），若相同則稱單純甘油酯；若不同則稱為混合甘油酯。在天然脂肪酸的碳鏈中，C原子的數(shù)目大多數(shù)是雙數(shù)的，大多數(shù)含16個或18個C原子。三酰甘油R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，R2多是不飽和的。甘油磷脂

CH

R2C

CHPCH2P-XCR1X=–H磷脂酸

（PA）

X=–CH2–

CH2–

N+(CH3)3磷脂酰膽堿X=–CH2–

CH–NH2磷脂酰絲氨酸COOH–ooooooCH2OO11.1脂代謝的意義和重要性

①

是在體內(nèi)氧化放能，供給機體利用。②生物體對外界環(huán)境的屏障，防止機體熱量的散失。③是許多組織和器官的保護層。④幫助食物中脂溶性維生素（A、D、E、K）的吸收。⑤生物體內(nèi)不可缺少的組成成分。⑥一些不皂化脂類，如類固醇和萜類，是具有維生素、激素等生物功能的脂溶性物質(zhì)。11.2脂類的酶水解11.2.1脂肪的酶促水解

脂肪

脂肪酶甘油+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=---CH2OHHCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=--H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH單酰甘油脂肪酶--限速步驟，磷酸化的脂肪酶有活性，動物的脂肪酶存在于脂肪細胞中，而植物的脂肪酶存在脂體、油體及乙醛酸循環(huán)體中。CH2OHHCOHCH2OH--

ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P--磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶CH2OHC=OCH2O-P--異構酶磷酸丙糖CHOCHOHCH2O-P--糖異生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH--乙酰COATCACO2+H2O

糖代謝與脂代謝通過磷酸二羥丙酮聯(lián)系起來。甘油可生糖，但脂肪酸幾乎不能生糖

脂肪水解的第一步是限速步驟。

11.2.2磷酯的酶水解

p383L-甘油磷酰膽堿（無毒）溶血卵磷酯p383p38411.3脂類的吸收、轉(zhuǎn)移和儲存小腸小腸上皮細胞脂肪或肌肉細胞血管信號作用、被LPL識別chylomicronparticle

乳糜微粒膽固醇磷脂膽固醇酯三酰甘油酯將脂從小腸上皮細胞運到毛細血管中LPL水解三酰甘油11.3脂類的吸收、轉(zhuǎn)移和儲存（一）消化：主要在十二指腸，胰脂肪酶有三種：甘油三酯脂肪酶：水解生成2-單脂酰甘油需膽汁和共脂肪酶激活；膽固醇酯酶：生成膽固醇和脂肪酸；磷脂酶A2：生成溶血磷脂和脂肪酸。食物中的脂肪主要是甘油三酯，與膽汁結合生成膽汁酸鹽微團，其中的甘油三酯70%被胰脂肪酶水解，20%被腸脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。微團逐漸變小，95%的膽汁酸鹽被回腸重吸收。（二）吸收：水解產(chǎn)物經(jīng)膽汁乳化，被動擴散進入腸粘膜細胞，在光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重新酯化，形成前乳糜微粒，進入高爾基體糖化，加磷脂和膽固醇外殼，形成乳糜微粒，經(jīng)淋巴系統(tǒng)進入血液。甘油和小分子脂肪酸（12個碳以下）可直接進入門靜脈血液。（三）轉(zhuǎn)運：甘油三酯和膽固醇酯由脂蛋白轉(zhuǎn)運。在脂蛋白中，疏水脂類構成核心，外面圍繞著極性脂和載脂蛋白，以增加溶解度。脂蛋白主要有7種，由肝臟和小腸合成，可使疏水脂類溶解，定向轉(zhuǎn)運到特異組織。11.4脂肪的中間代謝p387圖11-311.5脂肪的分解代謝11.5.1甘油的分解代謝p388CH2OHHCOHCH2OH--

ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P--磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶異構酶磷酸丙糖糖異生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH--乙酰COATCACO2+H2OCH2OHC=OCH2O-P--CHOCHOHCH2O-P--11.5.2脂酸的分解代謝

11.5.2.1飽和偶碳脂肪酸的β-氧化作用：

Knoop發(fā)現(xiàn)動物體在進行脂肪酸降解時，是逐步將碳原子成對地從脂肪酸鏈上切下，而不是一個一個地拆除，因此提出脂肪酸的β-氧化學說。1、脂肪酸的活化兩類活化脂肪酸的酶：（1）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂酰輔酶A合成酶（硫激酶），可活化具有12個碳原子以上的長鏈脂肪酸。（2）線粒體脂酰輔酶A合成酶，可活化具有4-10個碳原子的中鏈或短鏈脂肪酸。催化的反應需ATP參加，總反應式是：脂酰輔酶A

該反應實際上分兩步進行：形成一個高能硫酯鍵需消耗二個高能磷酸鍵。脂酰腺苷酸無機焦磷酸酶水解

高能化合物脂酰腺苷酸高能化合物2、脂肪酸經(jīng)線粒體膜外至膜內(nèi)的轉(zhuǎn)運脂肪酸的β-氧化作用是在肝臟及其他組織的線粒體中進行的。短碳鏈脂肪酸可以直接穿過線粒體膜進入線粒體內(nèi)膜。10碳以上的脂酰CoA不能透過線粒體內(nèi)膜肉堿是載體可將長鏈脂肪酸以脂酰基形式從線粒體膜外轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)。

（二）脂酰CoA轉(zhuǎn)運入線粒體動物體內(nèi)催化β-氧化的酶分布于線粒體基質(zhì)中，而長鏈脂酸的激活在線粒體外進行;線粒體外產(chǎn)生的脂酰輔酶A不能進入線粒體內(nèi)部?？赏ㄟ^肉毒堿通過線粒體內(nèi)膜。肉毒堿(3-羥基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA載體脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶Ⅰ脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶Ⅱ肉毒脂酰基轉(zhuǎn)移酶Ⅰ肉毒脂?；D(zhuǎn)移酶Ⅱ移位酶p390脂肪酸的β氧化脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中進行

氧化反應歷程：脫氫、水化、再脫氫和硫解反應產(chǎn)物：釋放出1分子乙酰CoA

比原脂酰CoA少2個碳脂酰CoA①脂酰CoA脫氫氧化在脂酰CoA脫氫酶的催化下，在

-和

-碳原子上各脫去一個氫原子，生成反式

,

-烯脂酰CoA，氫受體是FAD。②水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，

,

-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-

-羥脂酰CoA。③再脫氫在

-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫氫生成

-酮脂酰CoA。反應的氫受體為NAD+。此脫氫酶具有立體專一性，只催化L(+)-

-羥脂酰CoA的脫氫。④硫解在

-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。

脂肪酸β-氧化后形成乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)，最后形成CO2和H2O。以軟脂酰CoA（C15H31COSCoA）為例，

經(jīng)過7次上述的β-氧化循環(huán)，即可將軟脂酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)?個分子的乙酰CoA。

軟脂酸完全氧化成乙酰輔酶A共經(jīng)過7次β-氧化生成7個FADH2、7個NADH和8個乙酰輔酶A，后者又可參加三羧酸循環(huán)徹底氧化。

7molFADH2和7molNADH可提供：2×7+3×7=35molATP。

8mol乙酰輔酶A徹底氧化則可生成：12×8=96molATP。由于軟脂酸轉(zhuǎn)化為軟脂酰CoA消耗1分子ATP中的兩個高能磷酸鍵：

每摩爾軟脂酸完全氧化，在理論上至少可凈合成35+96-2=129molATP。

1mol軟脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水時，可釋放出能量9790.56kJ。由此可見，脂肪酸氧化所產(chǎn)生的能量有30.54×129÷9790.56×100%=40%，以ATP的形式貯存起來。脂肪酸

-氧化的生理意義為機體提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA還可作為脂肪酸和某些AA的合成原料產(chǎn)生大量的水可供陸生動物對水的需要在植物體內(nèi)，脂肪酶主要存在脂體、油體以及乙醛酸循環(huán)體中。油料種子萌發(fā)時，脂肪酸β-氧化就是在乙醛酸循環(huán)體內(nèi)進行的。11.5.2.2不飽和脂肪酸的氧化場所：線粒體脂肪酸活化與轉(zhuǎn)運同飽和脂肪酸（一）單不飽和脂肪酸異構酶（二）多不飽和脂肪酸異構酶、還原酶油酰CoAΔ3-順-12-烯酰CoA烯酰CoA異構酶Δ2-反-12-烯酰CoA單不飽和脂肪酸的分解烯酰CoA異構酶烯酰CoA還原酶多不飽和脂肪酸的分解說明：不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生的ATP數(shù)目比相同碳原子數(shù)的飽和脂肪酸產(chǎn)生的ATP數(shù)目要少。（？）

11.5.2.3奇數(shù)碳脂肪酸的β-氧化（p392）在許多植物，海洋生物，石油酵母中存在奇數(shù)碳脂肪酸。它們經(jīng)反復β-氧化作用后，可能產(chǎn)生丙酰輔酶A。丙酰輔酰A的出路：①轉(zhuǎn)化成琥珀酰CoA，從而進入三羧酸循環(huán)，繼續(xù)進行代謝。②丙酰輔酰A代謝還可通過β-羥丙酸支路進行，最終形成乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)。11.5.2.4脂酸的其他氧化途徑

（1）脂肪酸的α-氧化在植物種子、植物葉子組織中、腦和肝細胞中發(fā)現(xiàn)。僅游離脂肪酸能作為底物，而且直接涉及到分子氧，產(chǎn)物既可以是D-α-羥基脂肪酸，也可以是含少一個碳原子的脂肪酸。

-氧化

FA的

-碳被氧化成羥基，生成

-羥基酸

-羥基酸進一步脫羧、氧化

轉(zhuǎn)變成少一個碳原子的脂肪酸

植烷酸的氧化植烷酸降植烷酸β位甲基取代

造成β氧化位阻α羥化酶丙酰CoA

（2）脂肪酸的ω-氧化途徑動物體內(nèi)貯存的多是碳原子數(shù)在12個以上的脂肪酸，這些脂肪酸可進行β-氧化，不產(chǎn)生二羧酸。但機體內(nèi)也存在有少量的十二碳以下的脂肪酸，十碳的癸酸和十一碳酸，這些酸通過ω-氧化途徑進行氧化降解。ω-氧化涉及末端甲基的羥基化，形成一級醇，并繼而氧化，成醛再轉(zhuǎn)化成羧酸等步驟。

脂肪酸的ω氧化中長鏈脂肪酸

-氧化中長鏈FA碳鏈末端（

）碳原子先被氧化形成二羧酸（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）二羧酸進入線粒體從分子任何一端進行

-氧化最后生成的琥珀酰CoA可直接進入TCA11.5.3.2

酮體的代謝

在肝外組織中，乙酰輔酶A可通過TCA循環(huán)，生成CO2和H2O。當脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰CoA的量超過TCA的能力時，多余的乙酰CoA則用來形成酮體。在動物肝、腎的線粒體內(nèi)乙酰CoA進入酮體的合成（正常代謝）糖代謝受阻，草酰乙酸供給不夠乙酰CoA積累酮體和酮血癥、酮尿癥肝內(nèi)生成的酮體超過了肝外組織所能利用的限度，血中酮體即堆積起來，臨床上稱為“酮血癥”?；颊唠S尿排出大量酮體，即“酮尿癥”。乙酰乙酸和β-羥丁酸是酸性物質(zhì)，體內(nèi)積存過多，便會影響血液酸堿度，造成“酸中毒”。酮體成為乙酰CoA的主要產(chǎn)物。丙酮乙酰乙酸D-β-羥丁酸酮體在肝外組織中的利用酮體在肝臟中形成但肝臟沒有乙酰乙酸-琥珀酰CoA轉(zhuǎn)移酶酮體易溶于水，透出細胞進入血液循環(huán)在肝外組織進行氧化

——肝內(nèi)生成和肝外利用是肝臟輸出能源的形式主要在心臟、腎臟、腦及肌肉中通過三羧酸循環(huán)氧化為酸性物質(zhì)，累積產(chǎn)生酸中毒，破壞機體水鹽代謝平衡11.6

脂肪的