第七章 脂类代谢

1、 本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体 的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物 体内的氧化分解途径体内的氧化分解途径-氧化和从头合成途径，了氧化和从头合成途径，了 解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。 1. 1. 概念概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与 醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类， 是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存是动物和植物体的重要组成

2、成分。脂类是广泛存 在于自然界的一大类物质，它们的化学组成、结在于自然界的一大类物质，它们的化学组成、结 构、理化性质以及生物功能存在着很大的差异，构、理化性质以及生物功能存在着很大的差异， 但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机 溶剂从细胞和组织中提取出来。溶剂从细胞和组织中提取出来。 贮藏物质贮藏物质/ /能量物质能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可 释放大量能量以供机体利用。释放大量能量以供机体利用。 提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分 （1 1）必需脂肪酸）必需脂肪酸

3、亚油酸亚油酸 1818碳脂肪酸，含两个不饱和键；碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸亚麻酸 1818碳脂肪酸，含三个不饱和键；碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸花生四烯酸 2020碳脂肪酸，含四个不饱和键；碳脂肪酸，含四个不饱和键； 脂肪酸的写法：脂肪酸的写法： 先写碳原子数目，再写双键数目，最后标出双键位置先写碳原子数目，再写双键数目，最后标出双键位置 如：软脂酸如：软脂酸1616：0 0 油酸油酸1818：1 1（9 9）或）或1818：1 19 9 亚油酸亚油酸1818：2 2 9 9， ，1212 （2 2）生物活性物质）生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。激素、胆固醇、维生素等。

4、 脂类的功能脂类的功能 生物体结构物质生物体结构物质 （1 1）作为细胞膜的主要成分）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含几乎细胞所含 的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本 组成成分。组成成分。 （2 2）保护作用）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于脂肪组织较为柔软，存在于 各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦， 对器官起保护作用。对器官起保护作用。 用作药物用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉 粥样硬化的治疗等。粥样硬化的治疗等。 脂类 单 纯 脂

5、 类 1.概念 单纯脂类是 由脂肪酸和 醇形成的酯 2.种类 (2) 蜡 （1）酰基甘油酯）酰基甘油酯 CORCOR1 1 CORCOR2 2 CORCOR3 3 复 合 脂 类 1.概念 2.种类 复合脂是指除脂 肪酸与醇组成的 酯外,分子内还含 有其它成分的脂 类。 (1) 磷脂 (2) 糖脂和硫脂 磷脂酰胆碱 磷脂酸 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油 几种糖脂和硫酯几种糖脂和硫酯 2,3-2,3-双酰基双酰基-1-1- -D-D-吡喃吡喃-D-D-甘油甘油6-6-亚硫酸亚硫酸-6-6-脱氧脱氧- - - -葡萄糖甘油二酯葡萄糖甘油二酯( (硫酯硫酯) ) 2,3-2,3-

6、双酰基双酰基-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 非 皂 化 脂 类 1. 概念 2. 种类 即异戊二烯 脂类,它不含 脂肪酸,不能 进行皂化。 （1）甾醇类（固醇）甾醇类（固醇） （2） 萜类化合物 脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解 一、脂类的酶促水解一、脂类的酶促水解 甘甘 油油 的的 转转 化化 （实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) ) ） 甘油激酶甘油激酶 磷酸甘油磷酸甘油 脱氢酶脱氢酶 异构酶异构酶 磷酸酶磷酸酶 -氧化作用氧化作用 -氧化作用氧化作用 -氧化作用氧化作用

7、CHCH3 3-(CH-(CH2 2) )n n - - CH CH2 2 - - CH CH2 2 -COOH -COOH -氧化作用的概念及试验证据氧化作用的概念及试验证据 概概 念念 脂肪酸在体内氧化时在羧基端的脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳碳 原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每 次断下一个二碳单位，既乙酰次断下一个二碳单位，既乙酰CoA， 该过程称作该过程称作-氧化。氧化。 脂肪酸的活化和转运 a、脂肪酸的活化 O R-C-OH +CoA-SH 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 O R-C-SCoA ATPAMP+PPi b、脂酰、脂酰CoA的运转的运转 肉毒

8、碱的作用肉毒碱的作用 脂酸的活化在脂酸的活化在胞液胞液中进行，而催化脂酸中进行，而催化脂酸 氧化的酶系存在于氧化的酶系存在于线粒体的基质线粒体的基质内，因此活内，因此活 化的脂酰化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。必须进入线粒体内才能代谢。 实验证明，实验证明，长链脂酰长链脂酰CoA不能直接透过线粒不能直接透过线粒 体内膜。它进入线粒体需肉毒碱的转运。体内膜。它进入线粒体需肉毒碱的转运。 长链脂酰长链脂酰CoA进入线粒体的机制进入线粒体的机制 -氧化的主要生化反应氧化的主要生化反应 酯酰CoA脱氢酶 脂酰CoA RCH2CH2C-SCoA RCH=CH-C-SCoA -烯脂酰CoA O R

9、-CScoA 脂酰CoA O CH3CSCoA 乙酰CoA | | + 2-烯酰 CoA水化酶 -羟脂酰 CoA脱氢酶 硫解酶 H2O CoASH NAD + NADH FAD FADH2 OH O RCHCH2CScoA -羟脂酰CoA | O O RCCH2C-SCoA -酮酯酰CoA | -氧化的生化历程氧化的生化历程 a a、脱氢、脱氢 b b、水化、水化 c c、再脱氢、再脱氢 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2C-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA O R-CScoA O CH3CSCoA | + | d d、硫解、硫

10、解 | | -氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率 净生成：净生成：131 2 = 131 2 = 129 ATP129 ATP 例：软脂酸例：软脂酸 7 7次次-氧化氧化 8 乙酰乙酰CoACoA CH3(CH2)14COOH 7 7 NADHNADH 7 7 FADHFADH2 2 12 ATP12 ATP 3 ATP3 ATP 2 ATP2 ATP 96 ATP96 ATP 21 ATP21 ATP 14 ATP14 ATP 131 ATP131 ATP 油油 酰酰 基基 的的 氧氧 化化 作作 用用 油酰基油酰基CoA（ 18：1 9 ） CH3(CH2)7CH

11、=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OH CH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H 6CH3-CO-CoA CH3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoA H H 2-反反- 十二碳烯酰十二碳烯酰CoA -氧化氧化，三次循环，三次循环 烯酯酰烯酯酰CoA 异构酶异构酶 烯酯酰烯酯酰CoA 水化酶水化酶 再开始再开始-氧化氧化 CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA 3-顺顺- 十二碳烯酯酰十二碳烯酯酰CoA H H 不饱和不饱和 脂肪酸脂肪酸 的氧化的氧化 奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化 琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A可进入三可进入三 羧酸循环被氧化

12、。羧酸循环被氧化。 含奇数碳原子的脂肪酸依偶数碳原含奇数碳原子的脂肪酸依偶数碳原 子脂肪酸相同的方式进行氧化，但子脂肪酸相同的方式进行氧化，但 在氧化降解的最后一轮，产物是丙在氧化降解的最后一轮，产物是丙 酰辅酶酰辅酶A和乙酰辅酶和乙酰辅酶A。 ATP、CoASH 丙酸的代谢丙酸的代谢 甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA 硫激酶硫激酶 羧羧 化化 酶酶 变位酶变位酶 三羧酸三羧酸 循环循环 ATP、CO2 生物素生物素 CoB12 牛及其他反刍动物的瘤胃牛及其他反刍动物的瘤胃 中通过糖的发酵作用生成中通过糖的发酵作用生成 大量的丙酸，这些丙酸盐大量的丙酸，这些丙酸盐 吸收入

13、血后可在肝脏及其吸收入血后可在肝脏及其 他组织进行氧化。他组织进行氧化。 脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧化作脂肪酸氧化作 用发生在用发生在-碳原子碳原子 上，分解出上，分解出CO2， 生成生成比原来少一个比原来少一个 碳原子的脂肪酸碳原子的脂肪酸， 这种氧化作用称为这种氧化作用称为 -氧化作用氧化作用。 R RCHCH2 2COOCOO- - R RCH(OH)CH(OH)COOCOO- - R RCOCOCOOCOO- - R RCOOCOO- - COCO2 2 O O2 2 NAD + NADH +H+ NAD + NADH +H+ R RCH(OOH)CH(OOH)COO

14、COO- - COCO2 2 R RCHOCHO O O2 2 NAD + NADH +H+ 过氧化过氧化羟化羟化 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 指脂肪酸的指脂肪酸的末端甲末端甲 基基（-端）经氧化端）经氧化 转变成羟基，继而转变成羟基，继而 再氧化成羧基，从再氧化成羧基，从 而形成而形成，-二羧二羧 酸的过程酸的过程。 CH3(CH2)n COO- HOCH2(CH2)n COO- OHC(CH2)n COO- -OOC(CH2)n COO- O2 NAD(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

15、脱氢酶醇酸脱氢酶 醛酸脱氢酶醛酸脱氢酶 脂肪代谢和糖代谢的关系脂肪代谢和糖代谢的关系 延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 3-磷酸甘油磷酸甘油 三羧酸三羧酸 循环循环 乙醛酸乙醛酸 循环循环 甘油甘油 乙酰乙酰 CoA 三酰三酰甘油甘油 脂肪酸脂肪酸 氧氧 化化 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 PEP 丙酮酸丙酮酸 合合 成成 植物和植物和 微生物微生物 PEP羧激酶羧激酶 磷酸甘油磷酸甘油 脱氢酶脱氢酶 甘油激酶甘油激酶 脂肪酸脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoA,CoA,在肌肉中进入三在肌肉中进入三 羧酸循

16、环，然而在肝细胞中乙酰羧酸循环，然而在肝细胞中乙酰CoACoA还可形成还可形成乙酰乙酰 乙酸、乙酸、-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。 酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物， 这是因为肝具有活性较强的合成酮体的酶系，而这是因为肝具有活性较强的合成酮体的酶系，而 又缺乏利用酮体的酶系。又缺乏利用酮体的酶系。 酮体的生成酮体的生成 羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA （HMGCoA） 脂肪酸脂肪酸 硫解酶硫解酶 2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA HOOCCH2-C-CH

17、2COSCoA | CH3 OH | HMGCoA 裂解酶裂解酶 HMGCoA 合成酶合成酶 CH3COSCoA CoASH -氧化氧化 CH3COCH2COOH CH3CHOHCH2COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸 丙酮丙酮 -羟丁羟丁酸酸 脱氢酶脱氢酶 CO2 NADH+H+ NAD+ CH3COCOOH 脱羧酶脱羧酶 CoASH 肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中 酮体的分解酮体的分解 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 硫解酶硫解酶 转转 移移 酶酶 琥珀酰琥珀酰CoA CoASH -氧化氧化 乙酰乙酸乙酰乙酸 脱氢酶脱氢酶 NADH+H+NAD+ 乙酰乙酰CoA 2 -羟丁羟丁酸酸 琥珀酸琥珀酸 肝是生成酮

18、体的器官，但不能利用酮体；肝肝是生成酮体的器官，但不能利用酮体；肝 外组织不能生成酮体，却可以利用酮体。外组织不能生成酮体，却可以利用酮体。 丙酮丙酮 2-氧丙醇氧丙醇 甲基乙二醛（甲基乙二醛（丙酮醛丙酮醛） 丙烷丙烷1，2-二醇二醇 丙酮酸丙酮酸 葡萄糖葡萄糖 乳酸乳酸 甲酸甲酸+ +乙酸乙酸 丙酮单加氧酶丙酮单加氧酶 从头合成 脂肪酸的氧化在细胞的脂肪酸的氧化在细胞的线粒体线粒体中进行，中进行， 而脂肪酸的合成主要在而脂肪酸的合成主要在胞浆胞浆中进行，在中进行，在 线粒体和线粒体和“微粒体微粒体”中也可以进行，前中也可以进行，前 者与后者的机制有明显不同。者与后者的机制有明显不同。 脂脂

19、肪肪 酸酸 从从 头头 合合 成成 的的 生生 化化 历历 程程 b、缩合缩合 c、还原、还原 d、脱水、脱水 a a、丙二酸单酰丙二酸单酰ACP的形成的形成 O R-CSACP O CH3CSACP | + | e、还原、还原 OH O R-CH-CH2CSACP O O R-C-CH2 - CSACP R-CH=CH-C-SACP | R-CH - CH2 - C-SACP | 乙酰乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转从线粒体内至胞液的运转 苹苹 果果 酸酸 酶酶 柠柠 檬檬 酸酸 合合 成成 酶酶 丙二酸单酰ACPACP的形成： | O HOOC-CH2-C-S-CoA 丙二酸单酰单酰CoA

20、CoA O CH3C-SCoA 乙酰CoACoA | + ATP HCO3- ADP+Pi | O HOOC-CH2-C-S-ACP 丙二酸单酰ACPACP ACP CoA 乙酰CoA 羧化酶 生物素 转酰酶转酰酶 酰基载体蛋白（酰基载体蛋白（ACP） 乙酰乙酰CoA羧化羧化 酶为别构酶，酶为别构酶， 当缺乏别构剂当缺乏别构剂 柠檬酸时，即柠檬酸时，即 无活性。只有无活性。只有 别构部位结合别构部位结合 柠檬酸后，才柠檬酸后，才 有活性。胞液有活性。胞液 中柠檬酸浓度中柠檬酸浓度 是脂肪酸合成是脂肪酸合成 的最重要的调的最重要的调 节物。节物。 软软 脂脂 酸酸 合合 成成 的的 反反 应应

21、流流 程程 CH3CO-S HOOCCH2CO-S CH3CHCH2CO-S SH OH SH SH CH3CH=CHCO-S SH SH SH O CH3C-S | SH NADP+ NADPH HSCoA 乙酰乙酰SCoA 丙二酸单酰丙二酸单酰-SCoA CoASH NADP+ NADPH H H2 2O O COCO2 2 软脂酸软脂酸 H H2 2O O 进位进位链的延伸链的延伸水解水解 O CH3C-S | SH CH3COCH2CO-S SH CH3CH2CH2CO-S SH 乙酰乙酰CoA:ACP转移酶转移酶 丙二酸单酰丙二酸单酰 CoA:ACP 转移酶转移酶 -酮脂酰酮脂酰-A

22、CP合酶合酶 -酮脂酰酮脂酰- ACP还原酶还原酶 -羟脂酰羟脂酰- ACP脱水酶脱水酶 烯脂酰烯脂酰-ACP 还原酶还原酶 硫酯酶硫酯酶 将乙酰基转移到脱羧后的丙二将乙酰基转移到脱羧后的丙二 酰残基中的次甲基上形成乙酰酰残基中的次甲基上形成乙酰 乙酰乙酰-ACP 生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的 延长，一是线粒体中的延长酶系，另一个是粗糙延长，一是线粒体中的延长酶系，另一个是粗糙 内质网中的延长酶系。内质网中的延长酶系。 线粒体脂肪酸延长酶系线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰以乙酰CoA为为C2供体，不需要酰基载体，由供体，不需要酰基载体，由 软脂酰软脂

23、酰CoA与乙酰与乙酰CoA直接缩合。延长短链脂肪直接缩合。延长短链脂肪 酸，其过程是酸，其过程是-氧化逆过程。氧化逆过程。 -氧化的生化历程氧化的生化历程 a a、脱氢、脱氢 b b、水化、水化 c c、再脱氢、再脱氢 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2C-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA O R-CScoA O CH3CSCoA | + | d d、硫解、硫解 | | 内质网脂肪酸延长酶系内质网脂肪酸延长酶系 延长饱和或不饱和长链脂肪酸，用丙二酸延长饱和或不饱和长链脂肪酸，用丙二酸 单酰单酰CoA作为作为C2的供体，的供体，N

24、ADPH作为作为H的供体，的供体， 中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同， 只是脂酰基的载体是只是脂酰基的载体是CoA，而不是，而不是ACP。 脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式 细胞内进行部位细胞内进行部位 动物动物 植物植物 线粒体线粒体 内质网内质网 叶绿体、前质体叶绿体、前质体 内质网内质网 加入的一碳单位加入的一碳单位 酯酰基载体酯酰基载体 电子供体电子供体 乙酰乙酰CoA CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA CoA CoA ACPCoA CoA ACP NAD(P)H NADPH NA

25、DPHNAD(P)H NADPH NADPH 不明确不明确 不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成 不饱和脂肪酸中的不饱和键由不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶去饱和酶催化催化 形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈棕榈 油酸油酸（16C，一个不饱和键）、，一个不饱和键）、油酸油酸（18C，一，一 个不饱和键）、个不饱和键）、亚油酸亚油酸（18C，两个不饱和键）、，两个不饱和键）、 亚麻酸亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及，三个不饱和键）以及花生四烯酸花生四烯酸 （20C，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂 肪酸可由人体自

26、己合成，后三种为多不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为多不饱和脂 肪酸，必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内肪酸，必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内 没有没有9以上的去饱和酶。以上的去饱和酶。 (1)(1)需氧途径需氧途径 （2 2）厌氧途径厌氧途径 是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式, ,发生在发生在 脂肪酸从头合成的过程中脂肪酸从头合成的过程中, ,当生成当生成 、 - -羟羟葵葵酰酰-ACP-ACP 时，由专一的脱水酶催化脱水，生成时，由专一的脱水酶催化脱水，生成 、 - -烯烯葵葵酰酰- - ACPACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的，在继续

27、参入二碳单位，就可产生不同长度的单单 不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸。 NADPH+HNADPH+H+ + NADPNADP+ + FADFAD 2Fe2Fe 去饱和酶去饱和酶 RCHRCH2 2-CH-CH2 2- - RCHRCHCH-CH- 2e2e 2e2e2e2e 2e2e O O2 2+4H+4H+ +2H2H2 2O O 4e4e （黄素蛋白）（黄素蛋白） 动：细胞色素动：细胞色素b b5zh 5zh 植：铁硫蛋白植：铁硫蛋白 甘油甘油- - - -磷酸的生物合成磷酸的生物合成 合成脂肪所需的甘油合成脂肪所需的甘油- -磷酸可由糖酵解产生的磷酸可由糖酵解产生的 二羟丙酮磷酸还原而成，亦可由脂肪动员产生二羟丙酮磷酸还原而成，亦可由脂肪动员产生 的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作作 用而成。用而成。 三三 酰酰 甘甘 油油 的的 生生 物物 合合 成成 磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶 磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶 二酰甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶 磷酸