脂肪的分解代谢

1、第一节第一节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢一一. 脂肪的水解脂肪的水解甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-3-磷酸甘磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。二二. 甘油的代谢甘油的代谢其反应如下：其反应如下：三、脂肪酸的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢1 1、脂肪酸氧化概述、脂肪酸氧化概述 脂肪酸氧化的定义脂肪酸氧化的定义 脂肪酸的转移脂肪酸的转移 脂肪酸氧化的途径脂肪酸氧化的途径脂肪酸的氧化：脂肪酸在供氧的充足的情况下，可氧化分解成CO2和H2O，并释放出大量能量供机体利用的过程。脂肪酸氧化的途径有：氧化 氧化 氧化2、脂肪酸

2、氧化学说 实验背景 实验过程 实验结果 脂肪酸氧化学说：动物体在降解脂肪酸时，脂肪酸链上的碳原子是成对被切下，而不是一个一个的拆除。3.脂肪酸-氧化的过程 (1) 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 (2) (2) 脂肪酸的转运脂肪酸的转运 (3) (3) - -氧化氧化 脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与CoACoA酯化成酯化成脂脂酰酰CoACoA的过程。反应如下：的过程。反应如下：肉碱肉碱（也叫肉毒碱，（也叫肉毒碱，Carnitine）的结构如下：的结构如下：四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway乙酰乙酰CoACoA 1mol软

3、脂酸和油酸完全氧化成二氧化碳和水，需要经历哪几个阶段，可净生成多少mol的ATP？乙酰乙酰CoACoA对于长链脂肪酸，需要经过多次对于长链脂肪酸，需要经过多次 - -氧化作用，每氧化作用，每次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（当脂肪酸含次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（当脂肪酸含偶数碳时）或三碳（当脂肪酸含奇数碳时）的脂酰偶数碳时）或三碳（当脂肪酸含奇数碳时）的脂酰CoACoA。(3) (3) -氧化的历程氧化的历程1.脂肪酸-氧化的过程四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway下图是软脂酸（棕榈酸下图是软脂酸（棕榈酸 C C1515H H3131C

4、OOHCOOH）的的 - -氧化过程，氧化过程，它需经历七轮它需经历七轮 - -氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分子乙酰分子乙酰CoACoA。 2. 偶数碳饱和脂肪酸的氧化四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway对于偶数碳饱和脂肪酸，对于偶数碳饱和脂肪酸， - -氧化过程的化学计量：氧化过程的化学计量：脂肪酸在脂肪酸在 - -氧化作用前的活化作用需消耗能量，即氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1 1分子分子ATPATP转变成了转变成了AMPAMP，消耗了消耗了2 2个高能磷酸键，相当于个高能磷酸键，相当于2 2分子分子ATPATP。在在 - -氧化

5、过程中，每进行一轮，使氧化过程中，每进行一轮，使1 1分子分子FADFAD还原成还原成FADHFADH2 2、1 1分子分子NADNAD+ +还原成还原成NADHNADH，两者经呼吸链可分别生成两者经呼吸链可分别生成2 2分子分子和和3 3分子分子ATPATP，因此每轮因此每轮 - -氧化作用可生成氧化作用可生成5 5分子分子ATPATP。 - -氧化作用的产物乙酰氧化作用的产物乙酰CoACoA可通过三羧酸循环而彻底氧化可通过三羧酸循环而彻底氧化成成COCO2 2和水，同时每分子乙酰和水，同时每分子乙酰CoACoA可生成可生成1212分子分子ATPATP。2.2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化偶数碳饱

6、和脂肪酸的氧化四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway在油料种子萌发时乙醛酸体中通过在油料种子萌发时乙醛酸体中通过 - -氧化产生的乙氧化产生的乙酰酰CoACoA一般不用作产能形成一般不用作产能形成ATPATP，而是通过乙醛酸循环而是通过乙醛酸循环（见后）转变成琥珀酸，再经糖的异生作用转化成糖。（见后）转变成琥珀酸，再经糖的异生作用转化成糖。1 1分子软脂酸彻底氧化分子软脂酸彻底氧化生成生成ATPATP的分子数的分子数一次活化作用一次活化作用-2-27 7轮轮 - -氧化作用氧化作用+5+57 = +357 = +358 8分子乙酰分子乙酰CoACo

7、A的氧化的氧化+12+128 = +968 = +96总总 计计+129+1292.偶数碳饱和脂肪酸的氧化四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway生物体中的不饱和脂肪酸的双键都是顺式构型，生物体中的不饱和脂肪酸的双键都是顺式构型，而且位置也相当有规律而且位置也相当有规律 第一个双键都是在第一个双键都是在C C9 9和和C C1010之间（写作之间（写作D D9 9），），以后每隔三个碳原子出现一个。以后每隔三个碳原子出现一个。例如，亚油酸例如，亚油酸18:218:2D D9 9，1212； - -亚亚油酸油酸18:318:3D D9,12,159,1

8、2,15。3.3.不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化 不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸基本相同，只不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸基本相同，只是某些步骤还需其它酶的参与，现以油酸为例加以说是某些步骤还需其它酶的参与，现以油酸为例加以说明。明。四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway它经历了三轮它经历了三轮 - -氧化作用后，产物在氧化作用后，产物在 , ,g g位有一位有一顺式双键，因此接下来的反应不是脱氢，而是双键顺式双键，因此接下来的反应不是脱氢，而是双键的异构化，生成反式的的异构化，生成反式的 , , 双键，然后双键，然后 - -氧化作用继氧化作

9、用继续正常进行。因此油酸的氧化与相同碳的饱和脂肪续正常进行。因此油酸的氧化与相同碳的饱和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次双键异构化反应取酸（硬脂酸）相比，只是以一次双键异构化反应取代了一次脱氢反应，所以少产生一分子代了一次脱氢反应，所以少产生一分子FADHFADH2 2。3.不饱和脂肪酸的氧化不仅是单不饱和脂肪酸，所有的多不饱和脂肪酸不仅是单不饱和脂肪酸，所有的多不饱和脂肪酸的前四轮的前四轮 - -氧化作用都与油酸相类同，都在第四轮氧化作用都与油酸相类同，都在第四轮时需要一种异构酶的参与。时需要一种异构酶的参与。四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathwa

10、y大多数脂肪酸含偶数碳原子，它们通过大多数脂肪酸含偶数碳原子，它们通过 - -氧化氧化可全部转变成乙酰可全部转变成乙酰CoACoA，但一些植物和海洋生物能合但一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮 - -氧化作用后，氧化作用后，产生丙酰产生丙酰CoACoA。4. 4. 奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化丙酰丙酰CoACoA的代谢在动物体内依照如下图所示的的代谢在动物体内依照如下图所示的途径进行，先进行羧化，然后经过两次异构化，形途径进行，先进行羧化，然后经过两次异构化，形成琥珀酰成琥珀酰CoACoA。四四. Fatty acid breakdo

11、wn-oxidation pathway4. 4. 奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化油酰CoA 的氧化四四. -oxidation pathway脂肪酸在一些酶的催化下，在脂肪酸在一些酶的催化下，在 - -碳原子上发生碳原子上发生氧化作用，分解出一个一碳单位氧化作用，分解出一个一碳单位COCO2 2，生成缩短了一生成缩短了一个碳原子的脂肪酸。这种氧化作用称为脂肪酸的个碳原子的脂肪酸。这种氧化作用称为脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用。五五. .脂肪酸的脂肪酸的a-a-氧化途径氧化途径 - -氧化作用是氧化作用是19561956年由年由P.K.StumpfP.K.Stumpf首先在植物首先

12、在植物种子和叶片中发现的，后来在动物脑和肝细胞中也种子和叶片中发现的，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。发现了脂肪酸的这种氧化作用。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（- -OHOH）或氢过或氢过氧化（氧化（- -OOHOOH），然然后进一步氧化脱羧，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。 - -氧化作用对于生物体内氧化作用对于生物体内 奇数碳脂肪酸的形成；奇数碳脂肪酸的形成； 含甲基的支链脂肪酸的降解；含甲基的支链脂肪酸的降解； 过长的脂肪酸（如过长的脂肪酸（如C C2222、C C

13、2424）的降解的降解起着重要的作用起着重要的作用哺乳动物将绿色蔬菜中植醇降解就是通过这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种途径而实现的五五. .脂肪酸的脂肪酸的a-a-氧化途径氧化途径脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化是指脂肪酸的末端（是指脂肪酸的末端（ - -端）端）甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧化成甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形成羧基，从而形成a, a, - -二羧酸的过程。二羧酸的过程。六六. .脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化途径氧化途径生成的生成的 , , - -二羧二羧酸可从两端酸可从两端进行进行b-b-氧化氧化作用而降解。作用而降解。

14、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 - -氧化途氧化途径进行降解。径进行降解。植物体内的在植物体内的在 - -端具有含氧基团（羟基、醛基或羧端具有含氧基团（羟基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通过基）的脂肪酸大多也是通过 - -氧化作用生成的，这些脂肪氧化作用生成的，这些脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组成成分。酸常常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一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成水溶性产物，这种降解过程首先要进行物，这种降解过程首先要进行 - -氧化作用，生成二羧基脂氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通过肪酸后再通过

15、 - -氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高达可降解海面上的浮油，其氧化速率可高达0.50.5克克/ /天天/ /平方平方米米。六六. .脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化途径氧化途径第三节乙醛酸循环第三节乙醛酸循环有不少的细菌、藻类或处于一定生长阶段的高有不少的细菌、藻类或处于一定生长阶段的高等植物（如正在萌发的油料种子），脂肪酸降解的等植物（如正在萌发的油料种子），脂肪酸降解的主要产物乙酰主要产物乙酰CoA还可以通过另外一条途径还可以通过另外一条途径 乙醛酸循环乙醛酸循环（glyoxylate cycle），），将将2分子乙酰

16、分子乙酰CoA合成合成1分子四碳化合物琥珀酸。分子四碳化合物琥珀酸。七七. Glyoxylate cycle乙醛酸循环乙醛酸循环1. 乙醛酸循环的过程1. 乙醛酸循环的过程乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰CoACoA转变成转变成一分子琥珀酸。其总反应为：一分子琥珀酸。其总反应为：2. 乙醛酸循环的生物学意义乙醛酸循环不存在于动物及高等植物的营养器乙醛酸循环不存在于动物及高等植物的营养器官内，它存在于一些细菌、藻类和油料植物的种子官内，它存在于一些细菌、藻类和油料植物的种子的乙醛酸体中。的乙醛酸体中。油料植物的种子油料植物的种子中主要的贮藏物质是脂肪，在中主要的贮

17、藏物质是脂肪，在种子萌发时乙醛酸体大量出现，由于它种子萌发时乙醛酸体大量出现，由于它含有脂肪分含有脂肪分解和乙醛酸循环的整套酶系，因此可以将脂肪分解解和乙醛酸循环的整套酶系，因此可以将脂肪分解，并将分解产物乙酰，并将分解产物乙酰CoACoA转变为琥珀酸。转变为琥珀酸。由乙醛酸循环转变成的琥珀酸，需要在线粒体由乙醛酸循环转变成的琥珀酸，需要在线粒体中通过三羧酸循环的部分反应转化为苹果酸，然后中通过三羧酸循环的部分反应转化为苹果酸，然后进入细胞质，沿糖异生途径转变成糖类。进入细胞质，沿糖异生途径转变成糖类。乙醛酸循环中有苹果酸中间体，它也可以到细乙醛酸循环中有苹果酸中间体，它也可以到细胞质中异生成

18、糖，但它需要及时回补，以保证循环胞质中异生成糖，但它需要及时回补，以保证循环的正常进行，这仍来自循环的产物琥珀酸在线粒体的正常进行，这仍来自循环的产物琥珀酸在线粒体中的转变。中的转变。 2. 乙醛酸循环的生物学意义2. 乙醛酸循环的生物学意义琥珀酸可异生成糖琥珀酸可异生成糖并以蔗糖的形式运至种苗的并以蔗糖的形式运至种苗的其它组织供给它们生长所需的能源和碳源；而当种其它组织供给它们生长所需的能源和碳源；而当种子萌发终止、贮脂耗尽，同时叶片能进行光合作用子萌发终止、贮脂耗尽，同时叶片能进行光合作用时，植物的能源和碳源可以由太阳光和时，植物的能源和碳源可以由太阳光和COCO2 2获得时，获得时，乙醛

19、酸体的数量迅速下降以至完全消失。乙醛酸体的数量迅速下降以至完全消失。对于一些细菌和藻类，对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能以乙醛酸循环使它们能以乙酸盐为能源和碳源生长。乙酸盐为能源和碳源生长。由脂肪酸的由脂肪酸的 -氧化及其它代谢所产生的乙酰氧化及其它代谢所产生的乙酰CoA，在一般的细胞中可进入三羧酸循环进行氧化在一般的细胞中可进入三羧酸循环进行氧化分解；但在动物的肝脏、肾脏、脑等组织中，尤其分解；但在动物的肝脏、肾脏、脑等组织中，尤其在饥饿、禁食、糖尿病等情形下，乙酰在饥饿、禁食、糖尿病等情形下，乙酰CoA还有另还有另一条代谢去路，最终生成乙酰乙酸、一条代谢去路，最终生成乙酰乙酸、 -羟

20、丁酸和丙羟丁酸和丙酮，这三种产物统称为酮体（酮，这三种产物统称为酮体（ketone bodies）。）。 八八. 酮体代谢酮体代谢 1. 酮体的合成 (1) 两分子两分子乙酰乙酰CoA缩合成缩合成乙酰乙酰乙酰乙酰CoA，反应由硫解酶催反应由硫解酶催化。此外，脂肪化。此外，脂肪酸酸b-氧化作用的最氧化作用的最后一轮也能产生后一轮也能产生乙酰乙酰乙酰乙酰CoA。 八八. 酮体代谢酮体代谢 CH3SCoAOC乙酰 CoACH3SCoAOC乙酰 CoA硫解酶HSCoA乙酰乙酰 CoACH3CH2CSCoAOOCCH3SCoAOC乙酰CH3SCoAOC乙酰硫解酶HSCoACH3CH2CSCoAOOC1.

21、 酮体的合成(2) 又一分子乙酰又一分子乙酰C o A 与 乙 酰 乙 酰与 乙 酰 乙 酰CoA缩合，生成缩合，生成 -羟羟- -甲基戊二酸单甲基戊二酸单酰酰 C o A （ H M G -C o A ） ，） ， 反 应 由反 应 由HMG-CoA合成酶合成酶催化。催化。 八八. 酮体代谢酮体代谢 HSCoAHO2CH3SCoAOC乙酰CoA-羟甲基戊二酸单酰CoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHCHSCoAHO2HMGCoA-合成酶CH3SCoAOC乙酰CoACoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHC乙酰乙酰 CoACH3CH2CSCoAOOCCH3CH2CSCoAOOC3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA (HMG-CoA)1. 酮体