第九章脂类代谢-1gaizheng

1、第九章第九章 脂类代谢脂类代谢 （Metabolism of lipids）第一节第一节 脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢第二节第二节 脂类的生物合成脂类的生物合成1教学基本要求：掌握脂肪酸的分解代谢，理解脂类的生物合成。2教学内容 第一节 脂肪酸的分解代谢 第二节 脂类的生物合成3主要知识点与重点：甘油三酯的水解，脂肪酸的分解代谢，酮体的代谢，脂肪酸的生物合成，脂酰基载体蛋白，脂肪代谢和糖代谢的关系。脂肪酸在生物体内的氧化分解途径脂肪酸在生物体内的氧化分解途径-氧氧化和从头合成途径化和从头合成途径是本章的重点。复习：复习：脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水而溶于脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水

2、而溶于有机溶剂。有机溶剂。脂肪：分布在脂肪组织，主要包括皮下结缔组织、大网膜、肠系膜、内脏周围等处。又称为脂库，贮存脂，可变脂。类脂：分布在生物体的所有细胞中。又称为组织脂，不可变脂。脂类脂类脂肪又称三酯酰甘油或甘油三酯脂肪又称三酯酰甘油或甘油三酯 (triglyceride,TG(triglyceride,TG) )类脂类脂胆固醇胆固醇(cholesterol,Ch)(cholesterol,Ch)胆固醇酯胆固醇酯(cholesteryl(cholesteryl ester,CE) ester,CE)磷脂磷脂(phospholipid,PL(phospholipid,PL) )糖脂糖脂(gl

3、ycolipid,GL(glycolipid,GL) )分类分类含量含量分布分布生理功能生理功能 9595脂肪组织、脂肪组织、血浆血浆1. 1. 储脂供能储脂供能2. 2. 提供必需脂酸提供必需脂酸3. 3. 促脂溶性维生素吸收促脂溶性维生素吸收4. 4. 热垫作用热垫作用5. 5. 保护垫作用保护垫作用6. 6. 构成血浆脂蛋白构成血浆脂蛋白5 5生物膜、生物膜、神经、神经、血浆血浆1. 1. 维持生物膜的结构和功能维持生物膜的结构和功能2. 2. 胆固醇可转变成类固醇激胆固醇可转变成类固醇激 素、素、维生素、胆汁酸等维生素、胆汁酸等3. 3. 构成血浆脂蛋白构成血浆脂蛋白脂类的生理功能脂类

4、的生理功能1、贮能与供能：脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储，脂肪在氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。每克脂肪氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。合理饮食： 脂肪氧化供能占2030%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%饱食、少动：脂肪堆积，发胖2、保护机体组织（1）固定内脏 （2）保护内脏（3）保温3、构成生物膜脂类代谢对于生命活动具有重要意义。脂类代谢对于生命活动具有重要意义。4、提供必需的氨基酸（亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）5、许多类脂及其衍生物具有重要生理作用。脂类代谢的中

5、间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料，对维持机体的正常活动有重要影响作用。如花生四烯酸可转变为前列腺素、白三烯及血栓素等，胆固醇可转变为胆汁酸、维生素D、性激素及肾上腺皮质激素等6、人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有关。第一节第一节 脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢 脂肪酸(fatty acid)：1.甘油三酯 磷脂 脂肪酸 糖脂2.饱和脂肪酸不饱和脂肪酸3 .长链脂肪酸 16-18c中链脂肪酸 8-14c短链脂肪酸 4-6c双键16c,18c一、脂质的消化、吸收和传送脂肪的消化发生在脂质水的界面处胆汁盐促进脂类在小肠中被吸收乳化剂：胆汁盐、磷脂酰胆碱，都由

6、肝脏产生乳化乳化微团微团（一）脂类的消化胃脂肪酶：逐步消化胰腺分泌的脂类水解酶：胰脂肪酶（水解三酰甘油的C1、C3酯键，产物是2-单酰甘油、脂肪酸）胰酯酶：水解单酰甘油、胆固醇酯、维生素A酯磷脂酶A1、A A2 2、C、D（水解磷脂2位酯键，产生溶血磷酸和脂肪酸）辅脂酶（Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的胰脂肪酶原，并维持胰脂肪酶的活性）胆固醇酯酶：胆固醇酯转变为胆固醇+脂肪酸。（二） 脂类的吸收在十二指肠单酰甘油、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂、脂溶性维生素可与胆汁盐乳化成混合微团（20nm），被肠粘膜的柱状表面细胞吸收。 以乳糜微粒(CM)形式,在十二指肠下段和空肠的上段。 甘油甘油

7、 水溶性混合微团水溶性混合微团甘油三酯甘油三酯 脂肪酸脂肪酸 吸收入肠黏膜细胞吸收入肠黏膜细胞 甘油一酯甘油一酯 胆固醇酯胆固醇酯 脂肪酸脂肪酸卵磷脂卵磷脂 溶血卵磷脂溶血卵磷脂 胰脂酶胰脂酶胆盐胆盐 胆固醇酯酶胆固醇酯酶磷脂酶磷脂酶A2脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 胆固醇胆固醇重新合成重新合成甘油甘油三酯甘油三酯 / 磷脂磷脂 / 胆固醇酯胆固醇酯外包一层外包一层载脂蛋白载脂蛋白 胆盐胆盐胆盐胆盐乳糜微粒乳糜微粒（CM） 吸收入血吸收入血消化消化改造改造组装组装胆盐胆盐被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成三酰甘油，结合载脂蛋白脂蛋白、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，释放

8、到血液。在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase,LPL)作用下，乳糜微粒中的三酰甘油被水解为游离脂肪酸和甘油游离脂肪酸被这些组织吸收，甘油被运送到肝脏和肾脏，经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为磷酸磷酸二羟丙酮。（三）（三） 脂类转运和脂蛋白的作用脂类转运和脂蛋白的作用脂蛋白脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质（甘油三脂和胆固醇脂）的转运形式。脂蛋白的分类及功能：CM，VLDL，LDL，HDL各种脂蛋白的组成、理化性质、生理功能血浆脂蛋白乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种

9、类低密度脂蛋白LDL超速离心法（密度分类法）超速离心法（密度分类法） 依据：依据： 各脂蛋白颗粒中各脂蛋白颗粒中脂类含量不同脂类含量不同而而有不同的密度，有不同的密度， 超离心时有超离心时有不同的沉降率不同的沉降率。 名称名称 密度密度乳糜微粒乳糜微粒 （CM ） （ 低低 ） 极低密度脂蛋白（极低密度脂蛋白（VLDL）低密度脂蛋白低密度脂蛋白 （LDL）高密度脂蛋白高密度脂蛋白 （HDL） （高高） 血浆血浆超离心法分为四类超离心法分为四类 乳糜微粒（乳糜微粒（CM ） - -脂蛋白脂蛋白 2 - 前前 -脂蛋白脂蛋白 1 - -脂蛋白脂蛋白 血清血清蛋白蛋白 血浆血浆脂蛋白脂蛋白(电泳图谱

10、电泳图谱) ( 电泳图谱电泳图谱) 原点原点电泳法分为四类电泳法分为四类 两种分类法所得血浆脂蛋白的两种分类法所得血浆脂蛋白的一一对应一一对应关系关系电泳法分类电泳法分类 超离心法超离心法 颗粒颗粒 密度密度乳糜微粒乳糜微粒 乳糜微粒乳糜微粒 （CM ） 大大 小小 前前-脂蛋白脂蛋白 极低密度脂蛋白极低密度脂蛋白 （VLDL）-脂蛋白脂蛋白 低密度脂蛋白低密度脂蛋白 （LDL） -脂蛋白脂蛋白 高密度脂蛋白高密度脂蛋白 （HDL） 小小 大大 LP( ) : 与动脉粥样硬化和血栓形成有关与动脉粥样硬化和血栓形成有关 ； LP( ) : 与胆道阻塞、胆汁郁积有关。与胆道阻塞、胆汁郁积有关。二、

11、脂肪酸和甘油三酯的氧化二、脂肪酸和甘油三酯的氧化 脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸脂肪酸，它们在生物体内将沿着不同途径进行代谢。它们在生物体内将沿着不同途径进行代谢。脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂肪酸转入线粒体脂肪酸转入线粒体脂肪酸氧化是高度的放能过程脂肪酸氧化是高度的放能过程Triglyceride (TG) or triacylglycerol (TAG) Glycerol( (一一) ) 甘油三酯的水解甘油三酯的水解乳化乳化 脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅

12、局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由另一种脂酶水解水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，限速酶限速酶）甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶三脂酰甘油三脂酰甘油甘油甘油脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoACoATCATCA循环循环在肝脏中在肝脏中酮体酮体肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶，使cAMP浓度升高，促使依赖cAMP的蛋白激酶活化，将无活性的脂肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。 胰岛素、前列腺素E1抗脂解。 甘油三酯甘油三酯 甘油二酯甘油二酯 甘油一酯甘油一酯 甘油甘油(glycerol)

13、FA FA FA H2O （激素敏感性脂肪酶）（激素敏感性脂肪酶）肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素雌激素等雌激素等 胰岛素等胰岛素等（+）（）（脂解激素脂解激素）（抗抗脂解激素）脂解激素）甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶 （脂库）（脂库）（二）甘油的代谢甘油经血液输送到肝脏后，在ATP存在下，由甘油激酶催化，转变成-磷酸甘油。这是一个不可逆反应过程。-磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下，脱氢形成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。（三）（三） 脂肪酸的脂肪酸的-

14、氧化（重点）氧化（重点）脂肪酸氧化方式：脂肪酸氧化方式：-氧化氧化-氧化氧化 - -氧化氧化脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化进入线粒体基质中的脂酰进入线粒体基质中的脂酰CoACoA，在脂肪，在脂肪酸的酸的 - -氧化酶系的作用下，经氧化酶系的作用下，经脱氢、加脱氢、加水、再脱氢、硫解水、再脱氢、硫解四步反应，逐步氧化四步反应，逐步氧化分解每次断裂两个碳，生成一分子的乙分解每次断裂两个碳，生成一分子的乙酰酰CoACoA，氧化发生在脂酰，氧化发生在脂酰CoACoA的的 碳原子碳原子上，故称为上，故称为 - -氧化。氧化。脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化是含偶数碳原子或奇数碳氧化是含偶数碳原子或奇数碳原

15、子原子饱和饱和脂肪酸的主要分解方式。脂肪酸的主要分解方式。部位：线粒体部位：线粒体1、脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸进入细胞后，首先在脂肪酸进入细胞后，首先在胞浆（细胞质）胞浆（细胞质）中被活中被活化，即在脂酰化，即在脂酰CoACoA合成酶催化下，由合成酶催化下，由ATPATP提供能量，提供能量，将脂肪酸转变成将脂肪酸转变成脂酰脂酰CoACoA（acyl-CoAacyl-CoA），然后进入，然后进入线粒体进行氧化线粒体进行氧化 反应不可逆，消耗反应不可逆，消耗2个个P 2ATP2ATPRCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2C

16、H2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA + AMP脂酰脂酰-CoA-CoA合酶家族合酶家族脂酰脂酰-CoA-CoA合酶家族对脂肪酸的链长具有要求：合酶家族对脂肪酸的链长具有要求：内质网膜型内质网膜型脂脂酰酰CoACoA合酶：活化长链脂肪酸（合酶：活化长链脂肪酸（12C12C以上）；以上）；线粒体外膜型线粒体外膜型脂酰脂酰CoACoA合酶：活化中、短链脂肪酸合酶：活化中、短链脂肪酸（4-10C4-10C）。）。2 2、脂酰、脂酰CoACoA的肉毒碱穿梭过程的肉毒碱穿梭过程 催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中，所以脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行

17、氧化分解。 脂酰CoA需要借助一种特殊的载体肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)才能转运到线粒体内。 脂酰CoA在肉毒碱脂酰转移酶催化下，与肉毒碱反应，生长脂酰肉毒碱，然后通过线粒体内膜。脂酰肉毒碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA作用，重新生成脂酰CoA, 释放出肉毒碱。肉毒碱再在移位酶帮助下，回到线粒体外的细胞质中。脂酰肉碱穿梭机制：脂酰肉碱穿梭机制：线粒体内膜外侧：线粒体内膜外侧： 脂酰肉碱转移酶脂酰肉碱转移酶催化，催化，脂酰脂酰CoACoA将脂酰基转移给肉碱的将脂酰基转移给肉碱的羟基，生羟基，生成脂酰肉碱。成脂酰肉碱。线粒体内膜：线粒体内膜： 移位酶（载体蛋白

18、）移位酶（载体蛋白）将将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线粒体。粒体。线粒体内膜基质侧线粒体内膜基质侧: : 肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶催化，催化，使脂酰基又转移给使脂酰基又转移给CoACoA，生成脂酰，生成脂酰CoACoA和游和游离的肉碱。离的肉碱。脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢脂肪酸的活化脂肪酸的活化R CH2 COOH HSCoAR CO SCoA脂酰脂酰CoA脂肪酸脂肪酸脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATPAMPPPi相当于消耗相当于消耗2分子分子ATP肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶I是限速酶是限速酶HSCoA脂酰脂酰CoA脂酰基的转移脂酰基的转移线

19、粒体内膜线粒体内膜内内外外脂酰脂酰CoA肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶酶酶I酶酶IIHSCoA肉碱肉碱脂酰肉碱脂酰肉碱3 3、饱和脂肪酸的、饱和脂肪酸的氧化氧化（1 1）脂肪酸）脂肪酸氧化学说的发现氧化学说的发现19041904年，年，Franz Franz KnoopKnoop 苯基脂肪酸氧化试验苯基脂肪酸氧化试验用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。是苯甲酸衍生物马尿酸。用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸（苯乙酰是苯乙酸衍生物苯乙尿酸（苯

20、乙酰-N-N-甘氨酸）。甘氨酸）。结论：脂肪酸的氧化是从羧基端结论：脂肪酸的氧化是从羧基端-碳原子开始，每次碳原子开始，每次分解出一个二碳片断分解出一个二碳片断。-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-COOH-COOH-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2) )2n2n-COOH-COOH-COOH-COOH（苯甲酸）（苯甲酸）-CH-CH2 2COOHCOOH（苯乙酸）（苯乙酸）奇数碳原子：奇数碳原子：偶数碳原子：偶数碳原子： Enzymes of fatty acid oxidation in animal cells are located in the mi

21、tochondria; Revealed by Eugene Kennedy and Albert Lehninger in 1948.（2）脂肪酸脂肪酸氧化过程氧化过程线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤 长链脂肪酸初步氧化分解为乙酰-CoA 乙酰-CoA进入柠檬酸循环（乙醛酸循环）或进行酮体代谢 还原型辅酶的氧化磷酸化脂肪酸脂肪酸-氧化本身氧化本身并不生成能并不生成能量。只能生量。只能生成乙酰成乙酰CoA和供氢体，和供氢体，它们必须分它们必须分别进入三羧别进入三羧酸循环和氧酸循环和氧化磷酸化才化磷酸化才能生成能生成ATP。 - -氧化的反应过程氧化的反应过程 脂酰脂酰CoACoA在线粒体的基质

22、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分分子乙酰子乙酰CoACoA。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个碳的新的脂个碳的新的脂酰酰CoACoA。如此反复进。如此反复进行，直至脂酰行，直至脂酰CoACoA全部变成乙酰全部变成乙酰CoACoA。 氧化、水合、氧化、断裂氧化、水合、氧化、断裂脱氢脱氢脂酰脂酰CoACoA在在脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶的催化下，在的催化下，在 - -和和 - -碳原子

23、上各脱去一个氢原子，生成反式碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式 , , - -烯脂酰烯脂酰CoACoA，氢受体是，氢受体是FADFAD。 三种脂酰三种脂酰CoACoA脱氢酶对脂肪酸的链长具有专一性脱氢酶对脂肪酸的链长具有专一性 FADH2FADH2的电子经的电子经ETFETF（电子传递黄素蛋白，（电子传递黄素蛋白，CoQCoQ- -氧化还原酶）直接进入电子传递链。氧化还原酶）直接进入电子传递链。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶水化水化 在烯在烯脂酰脂酰CoACoA水合酶催化下，水合酶催化下， , , - -烯脂酰烯脂酰CoACoA水化

24、，生成水化，生成L(+)-L(+)- - -羟脂羟脂酰酰CoACoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶再脱氢再脱氢 - -羟脂酰羟脂酰CoACoA在脱氢酶催化下，脱氢生成在脱氢酶催化下，脱氢生成 - -酮脂酮脂酰酰CoACoA。反应的氢受体为。反应的氢受体为NADNAD+ +。 此脱氢酶具有立体专一性，只催化此脱氢酶具有立体专一性，只催化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 在在 - -酮脂酰酮脂酰C

25、oACoA硫解酶催化下，硫解酶催化下， - -酮脂酰酮脂酰CoACoA与与CoACoA作用，生成作用，生成1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和和1 1分子比原来少分子比原来少两个碳原子的脂酰两个碳原子的脂酰CoACoA。 少了两个碳原子的脂酰少了两个碳原子的脂酰CoACoA ，可以重复上述反，可以重复上述反应过程，一直到完全分解成乙酰应过程，一直到完全分解成乙酰CoACoA。脂肪酸。脂肪酸通过通过 - -氧化生成的乙酰氧化生成的乙酰CoACoA，一部分用来合成，一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分子，大部分则进入三新的脂肪酸和其它生物分子，大部分则进入三羧酸循环完全氧化。羧酸循环完全氧化。RC

26、H2CCHCOSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶B-oxidation of fatty acids also occurs inperoxisomes过氧化物酶体 -oxidation enzymes in mitochondria and peroxisomes are organized differentlyIn mitochondria and Gram positivebacteriaIn peroxisomes and Gram-negative bacteria（3 3）脂肪酸）脂肪酸-氧化作用小结氧化作用小结脂肪酸脂肪酸-氧化时仅需活化一次，氧

27、化时仅需活化一次，消耗消耗1 1个个ATPATP的两个高能键的两个高能键-氧化包括氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解脱氢、水化、脱氢、硫解4 4个重个重复步骤复步骤每循环一次产生每循环一次产生1 1个个FADHFADH2 2、1 1个个NADHNADH、1 1 个乙个乙酰酰-CoA-CoA，共计共计 2+3+12=17ATP2+3+12=17ATP（4 4）脂肪酸）脂肪酸 - -氧化产生的能量氧化产生的能量 脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。 例如：软脂酸（含例如：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个个乙酰乙

28、酰CoACoA，每一次，每一次 - -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NADHNADH。 软脂酸完全氧化的反应式为：软脂酸完全氧化的反应式为： C C1616H H3131CO-SCoA + 7 CoACO-SCoA + 7 CoA-SH + 7 FAD + NAD-SH + 7 FAD + NAD+ + +7 H +7 H2 2O O 8 CH8 CH3 3COSCoA + 7 FADHCOSCoA + 7 FADH2 2 + 7 NADH + 7 H + 7 NADH + 7 H+ + 问： 一摩尔n碳硬脂酸经碳硬脂酸经氧化彻底氧化分解可产

29、生多氧化彻底氧化分解可产生多少摩尔少摩尔ATP? n/2X12+(n/2-1)X5-2软脂酸燃烧热值：9790 kj-氧化释放：106ATP(-30.54)=-3237kj %3397903237知识窗知识窗 在冬眠的动物中，脂肪酸氧化在冬眠的动物中，脂肪酸氧化提供代谢所需的能量、热量和水；脂肪降解时提供代谢所需的能量、热量和水；脂肪降解时所释放的甘油通过糖异生作用转化为血液中的所释放的甘油通过糖异生作用转化为血液中的葡萄糖。葡萄糖。知识窗知识窗 骆驼在其驼峰中贮存有大量的脂肪，骆驼在其驼峰中贮存有大量的脂肪，在沙漠条件下，通过脂肪的氧化来获得额外的水在沙漠条件下，通过脂肪的氧化来获得额外的水

30、分，这是能量和水分的主要代谢来源。分，这是能量和水分的主要代谢来源。（5 5）-氧化的调节氧化的调节脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰酰CoACoA的浓度增加，可抑制的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移肉碱脂酰转移酶酶，限制脂肪酸氧化。，限制脂肪酸氧化。NADH/NAD+NADH/NAD+比率比率高时高时，羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶便受抑制。脱氢酶便受抑制。乙酰乙酰CoACoA浓度浓度高时，可抑制硫解酶，抑制高时，可抑制硫解酶，抑制氧化。氧化。4 4、不饱和脂肪酸的氧化、不饱和脂肪酸的氧化（1

31、 1）单不饱和脂肪酸的氧化）单不饱和脂肪酸的氧化油酸（油酸（1818：1 19 9）的）的氧化氧化3 3顺顺- -2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA异构酶异构酶（改变双键位（改变双键位置和顺反构型）置和顺反构型）少了一次脂酰少了一次脂酰-CoA-CoA脱氢酶的作用，少了脱氢酶的作用，少了1 1个个FADHFADH2 2（146-2）ATP（2 2）多不饱和脂酸的氧化）多不饱和脂酸的氧化亚油酸（亚油酸（1818：2 2 9 9 ，12 12 ）的）的氧化氧化3顺2反烯脂酰CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型）-羟脂酰CoA差向酶（改变-羟基构型：DL型）（3 3）奇数碳原子的氧化生成丙酰）奇数碳

32、原子的氧化生成丙酰CoACoA奇数碳脂肪酸经过反复的氧化可以产生丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径：丙酰丙酰CoACoA转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA，进入，进入TCATCA。 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。Structure of coenzyme B123-D structure of coenzyme B12 and penicillin.丙酰丙酰CoACoA转化成乙酰转化成乙酰CoACoA，进入，进入TCATCA 这条途径在植物、微生物中较普遍。（四）脂肪酸（四）脂肪酸 或或 氧化氧化1 1、 - -氧化氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的在

33、植物种子萌发时，脂肪酸的 - -碳被氧化成羟基，生成碳被氧化成羟基，生成 - -羟基酸羟基酸。 - -羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。个碳原子的脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有上述反应由单氧化酶催化，需要有O O2 2、FeFe2+2+和抗坏血酸等和抗坏血酸等参加。参加。 不需活化，直接氧化游离脂酸。不需活化，直接氧化游离脂酸。RCHRCH2 2COOHRCOOH+COCOOHRCOOH+CO2 2 - -氧化作用是氧化作用是19561956年由年由P.K.StumpfP.K.Stumpf首先在植物种子和叶片中发现的，首先在植物种子和

34、叶片中发现的，后来在动物脑和肝细胞中也发现后来在动物脑和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。了脂肪酸的这种氧化作用。对于降解对于降解含 甲 基 的含 甲 基 的支链脂肪支链脂肪酸酸植烷酸、奇数碳脂肪酸、植烷酸、奇数碳脂肪酸、过长链脂肪酸（如脑中过长链脂肪酸（如脑中C C2222、C C2424）有重要作用）有重要作用哺乳动物将绿色蔬菜中植醇降解就哺乳动物将绿色蔬菜中植醇降解就是通过这种途径而实现的是通过这种途径而实现的该途径以游离该途径以游离脂肪酸作为底物，脂肪酸作为底物，在在 - -碳原子上发生碳原子上发生羟化（羟化（-OH-OH）或氢过）或氢过氧化（氧化（-OOH-OOH），然，然后进一

35、步氧化脱羧，后进一步氧化脱羧，其可能的机理下图其可能的机理下图所示。所示。2 2、氧化：氧化： 在动物体中，在动物体中，C C10 10 或或C C1111脂肪酸的碳链末端碳脂肪酸的碳链末端碳原子（原子（ - -碳原子）可以先被氧化，形成碳原子）可以先被氧化，形成二二羧酸羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行子的任何一端进行 - -氧化，最后生成的琥氧化，最后生成的琥珀酰珀酰CoACoA可直接进入三羧酸循环。可直接进入三羧酸循环。端的甲基羟基化，氧化成醛，再氧化成酸，端的甲基羟基化，氧化成醛，再氧化成酸，少数长链脂酸可通过少数长链脂酸可通过氧化途径

36、，产生氧化途径，产生二羧酸。二羧酸。生成的生成的a,w-a,w-二羧酸可从二羧酸可从两端进行两端进行b-b-氧化作用氧化作用而而降解。降解。动物体内的十二碳以下的脂肪酸常常通过动物体内的十二碳以下的脂肪酸常常通过 - -氧化途径进氧化途径进行降解。行降解。植物体内的在植物体内的在 - -端具有含氧基团（羟基、醛基或羧基）端具有含氧基团（羟基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通过的脂肪酸大多也是通过 - -氧化作用生成的，这些脂肪酸常常氧化作用生成的，这些脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组成成分。是角质层或细胞壁的组成成分。一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成水溶性产物，一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅

37、速降解成水溶性产物，这种降解过程首先要进行这种降解过程首先要进行 - -氧化作用，生成二羧基脂肪酸后氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通过再通过 - -氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌可降解海氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高达面上的浮油，其氧化速率可高达0.50.5克克/ /天天/ /平方米平方米。三、酮体三、酮体(ketonebodies(ketonebodies) )肝脏线粒体中乙酰肝脏线粒体中乙酰-CoA-CoA有有4 4种去向：种去向：（1 1）柠檬酸循环）柠檬酸循环（2 2）合成胆固醇）合成胆固醇（3 3）合成脂肪酸）合成脂肪酸（4 4）酮体代谢

38、（酮体代谢（ketoneketone body) body)乙酰乙酸、乙酰乙酸、D-D-羟丁酸、丙酮羟丁酸、丙酮 肝脏线粒体中的乙酰肝脏线粒体中的乙酰CoACoA走哪一条途径，主要取决走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。于草酰乙酸的可利用性。 饥饿状态下，草酰乙酸离开饥饿状态下，草酰乙酸离开TCATCA，用于异生合成，用于异生合成GlcGlc。只有少量乙酰只有少量乙酰CoACoA可以进入可以进入TCATCA，大多数乙酰，大多数乙酰CoACoA用用于合成酮体。于合成酮体。酮体的定义酮体的定义由于肝细胞中具有活性较强的生成酮体由于肝细胞中具有活性较强的生成酮体的酶系，所以在肝细胞中的酶系，

39、所以在肝细胞中 - -氧化产生氧化产生的乙酰的乙酰CoACoA，不能进行彻底地氧化分解，不能进行彻底地氧化分解，而是形成而是形成乙酰乙酸、乙酰乙酸、 - -羟丁酸、丙酮羟丁酸、丙酮，这三种中间产物统称为酮体。这三种中间产物统称为酮体。生成部位：生成部位：肝线粒体肝线粒体1 1、酮体的生成（肝、肾细胞的线粒体内）、酮体的生成（肝、肾细胞的线粒体内）（1 1）乙酰）乙酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA：硫解酶：硫解酶（2 2）乙酰乙酰）乙酰乙酰CoACoA+ +乙酰乙酰CoACoA- -羟基羟基-甲基戊二甲基戊二酰酰CoACoA： -羟基羟基-甲基戊二酰甲基戊二酰CoACoA合成酶（合成酶

40、（HMG CoAHMG CoA合成酶）合成酶）（3 3）-羟基羟基-甲基戊二酰甲基戊二酰CoACoA 乙酰乙酸乙酰乙酸+ +乙乙酰酰CoACoA： -羟基羟基-甲基甲基戊二酰戊二酰CoACoA裂解酶裂解酶（4 4）乙酰乙酸）乙酰乙酸D-D-羟基丁酸：羟基丁酸：D-D-羟基羟基丁酸脱氢酶丁酸脱氢酶（5 5）乙酰乙酸）乙酰乙酸丙酮：乙酰乙酸脱羧酶丙酮：乙酰乙酸脱羧酶2 2、酮体的利用、酮体的利用肝外组织使用酮体作为燃料肝外组织使用酮体作为燃料（1 1）羟基丁酸羟基丁酸由由羟基丁酸脱氢酶催化，羟基丁酸脱氢酶催化，生成乙酰乙酸。生成乙酰乙酸。（2 2）乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA：-酮

41、脂酰酮脂酰CoACoA转移酶转移酶心、骨骼肌、肾 、脑、等：乙酰乙酸+琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA+琥珀酸 产生的乙酰乙酰产生的乙酰乙酰CoACoA被被氧化酶系中的硫解酶硫氧化酶系中的硫解酶硫解，生成解，生成2 2分子乙酰分子乙酰CoACoA，进入，进入TCATCA。（3 3）丙酮丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进入酸，进入TCATCA或异生成糖。或异生成糖。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CoACoASH -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CoA2 -羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥

42、珀酸酮体生成与利用的特点酮体生成与利用的特点: :由于肝中无乙酰乙酸硫激酶、由于肝中无乙酰乙酸硫激酶、琥珀琥珀酰酰CoACoA转硫酶，所以转硫酶，所以“肝内肝内生酮，肝外用生酮，肝外用”；HMG CoAHMG CoA合成酶合成酶是酮体合成的限是酮体合成的限速酶。速酶。3 3、酮体生成的生理意义、酮体生成的生理意义酮体是肝脏输出能量的一种形式,形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁。脑组织不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。在长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。正常血酮体含量为0.030.5mmol/L。在长期

43、饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，肝内生成酮体超过肝外利用能力时，会导致血中酮体升高。酮症酸中毒：酮症酸中毒： 在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂酸动员加在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂酸动员加强，酮体生成增加。尤其在未控制糖尿病患者，强，酮体生成增加。尤其在未控制糖尿病患者，血液酮体的含量可高出正常情况的数十倍，这时血液酮体的含量可高出正常情况的数十倍，这时丙酮约占酮体总量的一半。丙酮约占酮体总量的一半。 酮体生成超过肝外组织利用的能力，引起血中酮酮体生成超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可导致酮症酸中毒体升高，可导致酮症酸中毒酮血症酮血症。酮尿酮尿：酮症酸中毒时酮体随尿液排出引起酮尿

44、可高酮症酸中毒时酮体随尿液排出引起酮尿可高达达5000mg/24h 5000mg/24h 尿，正常为尿，正常为125 mg/24h125 mg/24h尿。尿。4 4、酮体生成的调节。、酮体生成的调节。（1 1）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，进入肝中脂酸减少，酮体生成减少。进入肝中脂酸减少，酮体生成减少。 饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游离脂酸浓度升高，利于离脂酸浓度升高，利于氧化及酮体的生成。氧化及酮体的生成。（2 2）肝细胞糖原含量及其代谢的影响：）肝细胞糖原含量及其代谢的

45、影响：肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入氧化，酮体生成增多。氧化，酮体生成增多。（3 3）丙二酸单酰）丙二酸单酰CoACoA抑制脂抑制脂酰酰CoACoA进入线粒体进入线粒体乙酰乙酰CoACoA及柠檬酸能激活乙酰及柠檬酸能激活乙酰CoACoA羧化酶，促进丙二酰羧化酶，促进丙二酰CoACoA的合成，后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶的合成，后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶，从而阻，从而阻止止脂酰脂酰CoACoA进入线粒体内进行进入线粒体内进行氧化。氧化。 酮体小结酮体小结1.1.脂肪酸脂肪酸-氧化代谢中间产物氧化代谢中间产物; ;2.2.包括有三包括有三: :乙酰乙酸、丙酮、乙酰乙酸、丙酮、-羟丁酸羟丁酸(75%);(75%);3.3.肝内产生，肝外氧化肝内产生，肝外氧化; ;4.4.溶解度大溶解度大, ,穿过血脑屏障穿过血脑屏障, ,第二能源第二能源; ;5.5.过多可