第15章 脂肪酸的分解代谢

1、脂类代谢脂类代谢甘油三酯甘油三酯（triglycerides,TG)triglycerides,TG)胆固醇胆固醇(cholesterol,ch)(cholesterol,ch)胆固醇酯胆固醇酯(cholesterol ester,CE)(cholesterol ester,CE)脂肪酸脂肪酸n人体所需能量约人体所需能量约40来自脂肪。来自脂肪。第一节第一节 脂的消化、吸收和转运脂的消化、吸收和转运n消化：主要小肠中进行。胆汁盐乳化，形成微团。胰脂肪酶和辅脂肪酶降解脂。胰磷脂酶催化磷脂的水解。n 吸收：小肠粘膜细胞吸收，吸收形式有三种：完全水解、部分水解和完全不水解。经淋巴系统进入血液循环。

2、运送血浆脂蛋白运送血浆脂蛋白n血浆脂蛋白由血血脂脂与载脂蛋白载脂蛋白结合而形成，溶于溶于水，运行于血。水，运行于血。n按密度分为乳糜微粒、极低、低、和高密度脂蛋白四种。四种血浆脂蛋白及其功能nCM：小肠合成，转运外源性脂类到肝内；nVLDL：肝脏合成，转运内源性脂类到肝外；nLDL：血管中合成，转运内源性胆固醇和磷脂至肝外；nHDL：肝/肠/血浆中合成，和LDL作用反，收集肝外胆固醇和磷脂到肝内。（4）脂肪的动员n食物中的脂肪（外源性脂肪）经消化吸收（为碳链长短与饱和度的改造过程）后，贮存于脂肪组织（内源性脂肪）。n脂库脂库中贮存的脂肪经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出脂肪酸，并转移到肝脏的过程称

3、为动员。n过度的脂肪动员可能形成脂肪肝。第二节第二节 脂肪酸氧化脂肪酸氧化n肝和肌肉是脂肪酸氧化最活跃的组织，其肝和肌肉是脂肪酸氧化最活跃的组织，其最主要的氧化形式是最主要的氧化形式是-氧化氧化。动物实验证。动物实验证实。实。 脂肪酸的分解发生在脂肪酸的分解发生在原核生物的细胞质原核生物的细胞质及及真核生物的线粒体基质真核生物的线粒体基质中。中。一）一） 脂肪酸的活化脂肪酸的活化细胞液中进行细胞液中进行n脂肪酸的活化形式是脂肪酸的活化形式是脂酰脂酰CoACoA，由脂酰由脂酰CoACoA合成合成酶酶( (acyl-CoA synthetase)acyl-CoA synthetase)催化。催化。

4、n消耗消耗1 1ATPATP中的两个高能键。中的两个高能键。二）二）脂酰脂酰CoACoA转运入线粒体转运入线粒体n催化脂肪酸催化脂肪酸-氧化的酶系在线粒体基质中，氧化的酶系在线粒体基质中，但长链脂酰但长链脂酰CoACoA不能自由通过线粒体内膜，不能自由通过线粒体内膜，要进入线粒体基质就需要载体转运，这一要进入线粒体基质就需要载体转运，这一载体就是载体就是肉碱肉碱( (carnitine)carnitine)。n肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶催化。催化。三）三） - -氧化氧化n脂酰脂酰CoACoA在线粒体的基质中进行氧化分解。在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次每进行一次 - -氧化，需要经

5、过氧化，需要经过脱氢、水化、脱氢、水化、再脱氢和硫解再脱氢和硫解四步反应，同时释放出四步反应，同时释放出1 1分子分子乙酰乙酰CoACoA。n反应产物是比原来的脂酰反应产物是比原来的脂酰CoACoA减少了减少了2 2个碳个碳的新的脂酰的新的脂酰CoACoA。如此反复进行，直至脂酰如此反复进行，直至脂酰CoACoA全部变成乙酰全部变成乙酰CoACoA。脱氢脱氢n脂酰脂酰CoACoA在脂酰在脂酰CoACoA脱氢酶的催化下，在脱氢酶的催化下，在 - -和和 - -碳原子上各脱去一个氢原子，生碳原子上各脱去一个氢原子，生成成反反式式 , , - -烯脂酰烯脂酰CoACoA，氢受体是氢受体是FADFAD

6、。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶水化水化n在烯脂酰在烯脂酰CoACoA水合酶催化下，水合酶催化下， , , - -烯脂酰烯脂酰CoACoA水化，生成水化，生成L(+)-L(+)- - -羟羟脂酰脂酰CoACoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶再脱氢再脱氢n在在 - -羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶催化下，脱氢生成脱氢酶催化下，脱氢生成 - -酮酮脂酰脂酰CoACoA。反应的氢受体为反应的氢受体为NADNAD+ +。此此脱氢酶具有立体专一性，只催化脱氢酶具有立体专一性，只

7、催化L(+)-L(+)- - -羟脂酰羟脂酰CoACoA的脱氢。的脱氢。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH + H+硫解硫解n由由酮硫解酶催化，酮硫解酶催化，酮酯酰酮酯酰CoACoA在在和和碳原子之间断链，加上一分子辅酶碳原子之间断链，加上一分子辅酶A A生生成乙酰成乙酰CoACoA和一个少两个碳原子的脂酰和一个少两个碳原子的脂酰CoACoA。 RCH2CCH COSCoAORCH2COSCoA CH3COSCoACoA SH+硫解酶-氧化的反应历程总结氧化的反应历程总结RCH2CH2COOHRCH2CH2COSCOA（脂酰COA）-

8、 RC=CCOSCOA（2反式烯脂酰COA）- RCH-CH2COSCOAOH（L- 羟脂酰COA） RC-CH2COSCOAO=（- 酮脂酰COA）R-CSCOA+ CH3-CSCOAO=O=继续氧化HH-氧化记忆口诀氧化记忆口诀 n-氧化是重点，氧化对象是脂酰，氧化是重点，氧化对象是脂酰，n脱氢加水再脱氢，硫解切掉两个碳，脱氢加水再脱氢，硫解切掉两个碳，n产物乙酰产物乙酰COA，最后进入三循环。，最后进入三循环。 - -氧化产生的能量氧化产生的能量n如软脂酸（含如软脂酸（含1616碳）经过碳）经过7 7次次 - -氧化，可以生成氧化，可以生成8 8个乙酰个乙酰CoACoA。每一次。每一次

9、- -氧化，还将生成氧化，还将生成1 1分子分子FADHFADH2 2和和1 1分子分子NADHNADHH H+ +。o8乙酰COA彻底氧化 12ATP 128=96ATPo 7FADH2 27=14ATPo 7NADH+7H+ 37=21ATPo 共961421131ATPo活化消耗了活化消耗了2 2个高能键，所以应为个高能键，所以应为131-2=129131-2=129ATPATP。五五 不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化 a. 顺式双键顺式双键需异构为需异构为反式双键反式双键进行催化进行催化 b. 同等链长的脂肪酸，产生同等链长的脂肪酸，产生ATPATP数较少。数较少。（少产生（少产生

10、1 1FADHFADH2 2) ) c.多不饱和脂肪酸还需另外的酶参与。其余同 - -氧化。氧化。六、奇数碳脂肪酸的氧化n先按-氧化降解，最后剩下丙酰CoA。丙酰CoA羧化成琥珀酰CoA或脱羧形成乙酰CoA，进入TCA循环。 七、脂肪酸的七、脂肪酸的 - -氧化氧化n在在植物种子萌发植物种子萌发时，脂肪酸的时，脂肪酸的 - -碳被氧碳被氧化成羟基，生成化成羟基，生成 - -羟基酸。羟基酸。 - -羟基酸可羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子少一个碳原子的脂肪酸。的脂肪酸。n对降解支链脂肪酸，奇数脂肪酸有重要对降解支链脂肪酸，奇数脂肪酸有重要作用。作用。八、八、 -

11、-氧化：氧化：n1212C C以下脂肪酸的氧化形式。以下脂肪酸的氧化形式。甲基碳甲基碳原原子（子（ - -碳原子）可以先被氧化，形成二碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行分子的任何一端进行 - -氧化，最后生成氧化，最后生成的琥珀酰的琥珀酰CoACoA可直接进入三羧酸循环。可直接进入三羧酸循环。第三节第三节 酮体的代谢酮体的代谢n当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰乙酸将所有的乙酰CoACoA带入带入TCATCA循环，乙酰循环，乙酰CoACoA还有还有另另一

12、条代谢途径进入肝脏，合成酮体。一条代谢途径进入肝脏，合成酮体。n乙酰乙酰CoACoA可形成可形成 乙酰乙酸乙酰乙酸( (3030) ) - -羟丁酸羟丁酸( (7070) ) 丙酮丙酮( (acetoneacetone，微量，微量) )。这这三种物质统称酮体三种物质统称酮体。主要在。主要在肝脏线粒体肝脏线粒体中进行。中进行。一、肝脏中酮体的形一、肝脏中酮体的形成成酮体的生成途径总结 CoA 乙酰CoA 2 2乙酰乙酰CoACoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA HMGCoACoA HMGCoA C2 C4 C6 加氢 -羟丁酸(C4) 乙酰乙酸 乙酰CoA C4 CO2 丙酮(C3)二、酮体的氧化n肝

13、脏中缺少分解酮体的酶。酮体是水溶性物质，在肝脏生成后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进入血液，转运至肝外组织利用（脑、骨胳肌）（脑、骨胳肌）。n分解：转化成乙酰CoA，进入TCA循环彻底氧化。肝内生酮肝外用肝内生酮肝外用三、酮体生成的意义（1）正常：）正常： 酮体是肝脏酮体是肝脏正常正常的中间代谢产物，是肝脏输出能的中间代谢产物，是肝脏输出能源的一种形式。长期饥饿及糖供给不足时，酮体源的一种形式。长期饥饿及糖供给不足时，酮体可代替葡萄糖成为主要能源。为肝外组织特别是可代替葡萄糖成为主要能源。为肝外组织特别是脑组织，脑组织，提供有用的能源。提供有用的能源。（2）异常：饥饿、高脂低糖饮食、糖尿病会使酮）

14、异常：饥饿、高脂低糖饮食、糖尿病会使酮体代谢加强，造成体代谢加强，造成 酮症酸中毒酮症酸中毒 酮血症酮血症 酮尿症酮尿症NoImage酮体记忆口诀酮体记忆口诀n酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加再加-羟丁酸，生成部位是在肝，羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能功。容易摄入组织中，氧化分解把能功。 第四节第四节 脂肪酸的合成脂肪酸的合成n原料：原料：乙酰CoA 1mol乙酰乙酰CoA ：直接参与脂肪酸的合成：直接参与脂肪酸的合成 其余乙酰其余乙酰CoA: 羧化成丙二酸单酰羧化成丙二酸

15、单酰CoAn酶：酶：脂肪酸合酶系脂肪酸合酶系n特点：特点：细胞液细胞液中进行，消耗中进行，消耗ATP和和NADPH， 重复重复4步进行碳链延长反应，首先生成步进行碳链延长反应，首先生成软脂酸软脂酸16:016:0，经过加工生成各种脂肪酸。，经过加工生成各种脂肪酸。n部位：肝脏和脂肪组织部位：肝脏和脂肪组织 乙酰CoA的来源和去路来源：糖代谢来源：糖代谢酸酸肪肪酸酸去路：酮体去路：酮体TCA，生成生成脂肪酸脂肪酸柠檬酸循环柠檬酸循环一、软脂酸的合成一、软脂酸的合成n1.1.乙酰乙酰CoACoA的转移：的转移：线粒体内 细胞液。 穿越线粒体内膜。 经由三羧酸运送体系柠檬酸丙酮酸循环。制备部分NAD

16、PH。线粒体基质线粒体基质丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶脂肪酸脂肪酸 氧氧化化柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）反应中所需的反应中所需的NADPH+HNADPH+H+ +约有约有40%40%来自戊糖磷酸途径，来自戊糖磷酸途径，其余的其余的60%60%可由可由EMPEMP中生成的中生成的NADH+HNADH+H+ +间接转化提供间接转化提供NADH+H +草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸+NAD+苹果酸+NADP+苹果酸酶丙酮酸+CO2+NADPH+H +总反应：总反应：NADH+HNADH+H+ +NADP+NADP+ + + +草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸+ +COCO2 2+NA

17、DPH+H+NADPH+H+ +NAD+NAD+ +还原力的准备还原力的准备 2.2.丙二酰丙二酰CoACoA的生成的生成关键酶：乙酰关键酶：乙酰CoA羧化酶（生物素）羧化酶（生物素） + -柠檬酸、异柠檬酸、柠檬酸、异柠檬酸、 长链脂肪酸长链脂肪酸 -酮戊二酸酮戊二酸3.3.脂肪酸合酶系脂肪酸合酶系n原料乙酰CoA和丙二酰CoA准备好后，即在脂肪酸合酶系的催化下开始合成脂肪酸。n是一个由6种不同功能的酶与酰基载体蛋白ACP聚合成的复合体。即以ACP为核心，在它周围有次序的排列着合成脂肪酸的各种酶，随着ACP的转动，依次发生脂肪酸合成的各步反应。每一步反应的产物正好是上一步反应的底物，因此，效

18、率极高。NoImage（1）启动）启动（2）装载）装载（3）碳链延长：重复）碳链延长：重复4步反应步反应n丁酰ACP再与丙二酰ACP缩合，重复脱羧缩合加氢脱水再加氢四步，每一次使碳链延长两个碳，共7次重复，最终生成生成软脂酰ACP。合成停止。n丁酰ACP丙二酰ACP 丁酰乙酰ACP 己酰ACP C4 C3 C6 C6n软脂酰ACP经硫酯酶催化成游离软脂酸。NoImage合成软脂酸的反应式n每加一个二碳单位，需2(NADPH+H+), 1ATP。 14(NADPH+H+) 14NADP+n8乙酰CoA 软脂酸8CoA 7ATP 7(ADP+Pi)脂肪酸合成和分解的比较n脂肪酸合成过程不是-氧化的

19、逆过程，它们的细胞定位，转移载体，酰基载体，加入或减去的二碳单位、限速酶，激活剂，抑制剂，供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。饱和脂肪酸的合成与饱和脂肪酸的合成与-氧化的比较氧化的比较区别要点区别要点 从头合成从头合成 细胞内进行部位细胞内进行部位 细胞质细胞质 线粒线粒 体体酰基载体酰基载体 ACP-SH COA-SH转运机制转运机制 三羧酸转运机制三羧酸转运机制 肉碱载体系统肉碱载体系统二碳单位参与或断裂形式二碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰丙二酸单酰ACP 乙酰乙酰COA电子供体或受体电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型不同羟酰基中间物的立体构

20、型不同 D型型 L型型对对HCO3-和柠檬酸的需求和柠檬酸的需求 需要需要 不需要不需要 所需酶所需酶 7种种 4种种能量需求或放出能量需求或放出 消耗 7ATP及14NADPH+H+ 产生129ATP二、脂肪酸碳链的延长和去饱和二、脂肪酸碳链的延长和去饱和三、脂肪酸代谢的调节三、脂肪酸代谢的调节 ATP （胞液） 重新合成脂肪n长链脂肪酸长链脂肪酸 脂酰脂酰CoACoA 降解（线粒体）脂酰CoA的转运：肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶催化催化。丰富燃料分子如丙二酰CoA 。脂肪酸合成的控制：脂肪酸合成的控制：限速酶：乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶。高能荷状态刺激酶活。四、四、 三脂酰甘油的合成三脂酰

21、甘油的合成n脂肪的来源有二：食物中脂肪 糖的转化。n前体：甘油3磷酸和脂酰CoA。n甘油3磷酸的合成： 磷酸二羟丙酮 甘油3磷酸 甘油n脂肪酸 CoA脂酰CoA甘油三脂的合成 1脂酰CoA 1脂酰CoA甘油3磷酸 单脂酰甘油磷酸 H2O Pi 1脂酰CoA二脂酰甘油磷酸 甘油二脂 甘油三酯第五节 磷脂的代谢磷脂是生物膜的主要成份。分解代谢为n 磷脂酶A1：n 磷脂酶A2 n 磷脂酶C n磷脂酶Dn产物的去路：甘油磷酸二羟丙酮EMP、TCA循环；脂肪酸 -氧化；氨基醇氨基酸或参加磷脂的再合成。 磷脂的生物合成nCTP是必需的活化因子。 1脂酰CoA 1脂酰CoA甘油3磷酸 单酰甘油磷酸 二酰甘油磷酸 (溶血磷脂酸溶血磷脂酸） (磷脂酸)nX-基团的加入：需CTP。溶血磷