生物化学：第5章 脂类代谢

1、代谢篇总则代谢篇总则 物质代谢途径之间相互联系物质代谢途径之间相互联系 物质代谢有可调节性，以适应环境的变化，物质代谢有可调节性，以适应环境的变化， 物质代谢与能量代谢同时进行物质代谢与能量代谢同时进行 物质代谢异常将导致疾病物质代谢异常将导致疾病 重点内容参考书：重点内容参考书：“生物化学复习精要与题解生物化学复习精要与题解”，陈汉春主编，长沙：中南大学出版社出版，陈汉春主编，长沙：中南大学出版社出版，2006脂类代谢脂类代谢Lipid Metabolism主要内容 脂酸脂酸 脂类的消化与吸收（自学）脂类的消化与吸收（自学） 甘油三酯的代谢甘油三酯的代谢 磷脂代谢磷脂代谢 胆固醇代谢胆固醇代

2、谢 血浆脂蛋白代谢血浆脂蛋白代谢前 言脂脂 类类 概概 述述 脂肪和类脂总称为脂类脂肪和类脂总称为脂类(lipids是一类不溶于水，是一类不溶于水，易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。脂（肪）酸脂（肪）酸脂肪脂肪 (fat)： 三脂酰甘油三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG)或甘或甘油三酯油三酯 (triglyceride, TG)类脂类脂(lipoids)： 胆固醇胆固醇 (cholesterol, Ch), 胆固醇酯胆固醇酯 (cholesterol ester, CE), 磷脂磷脂 (phospholipids, PL

3、), 糖脂糖脂 (glycolipids), 其它。其它。 分类分类: :定义定义: :脂类物质中的脂类物质中的脂肪酸脂肪酸 (fatty acids)saturated fatty acid ; unsaturated fatty acid脂类物质中的醇类脂类物质中的醇类甘油甘油胆固醇胆固醇鞘氨醇鞘氨醇OOHOHROOOHOROROOOROROORO甘油酯甘油酯CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)nCH3POOXOH= 胆碱、乙醇胺、胆碱、乙醇胺、 丝氨酸、肌醇、丝氨酸、肌醇、磷脂酰甘油等磷脂酰甘油等 甘油磷脂甘油磷脂鞘鞘 脂脂 鞘磷脂鞘磷脂 鞘糖脂鞘糖脂 FA鞘氨醇鞘

4、氨醇 FA PiX鞘氨醇鞘氨醇 FA 糖糖 鞘氨醇鞘氨醇 胆固醇和胆固醇酯胆固醇和胆固醇酯分类分类含量含量分布分布生理功能生理功能 甘油三酯甘油三酯 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.

5、3. 代谢产物可作为第二信使代谢产物可作为第二信使4. 4. 构成血浆脂蛋白构成血浆脂蛋白脂类的分类、含量、分布及生理功能脂类的分类、含量、分布及生理功能 第一节第一节 脂酸脂酸Section 1 Fatty Acids 编码体系编码体系从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序（主要）。从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序（主要）。 或或n n编码体系编码体系从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。 1 脂酸的系统命名遵循有机酸命名脂酸的系统命名遵循有机酸命名的原则的原则系统命名法系统命名法18:0脂酸的命名脂酸的命名 CH3CH2C2H2C2H2CH2CH2CH2CH2CH2

6、CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-COOH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 18:19 ; 18:1, -9 18:39,12,15; 18:3, -3脂酸中的双键不是共轭的脂酸中的双键不是共轭的( (例例. . 不是不是 - -CH=CH-CH=CH-) （一）脂酸根据其碳链长度分为短链、中链（一）脂酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂酸和长链脂酸 2 脂酸主要根据其碳链长度和饱脂酸主要根据其

7、碳链长度和饱和度分类和度分类碳链长度碳链长度10的脂酸称为短链脂酸的脂酸称为短链脂酸将碳链长度将碳链长度20的脂酸称为长链脂酸的脂酸称为长链脂酸（二）脂酸根据其碳链是否存在双键分为（二）脂酸根据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸饱和脂酸和不饱和脂酸 1.饱和脂酸的碳链不含双键饱和脂酸的碳链不含双键2.2.不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键 单不饱和脂酸单不饱和脂酸(monounsaturated fatty acid) 多不饱和脂酸多不饱和脂酸(polyunsaturated fatty acid)必需脂酸：必需脂酸：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸

8、等多不饱和脂酸是亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂酸。故称必需脂酸。Essential fatty acids ：The fatty acids, including linoleic acid, linolenic acid and arachidonic acid, which can not be synthesized in the mammalian body and must be obtained from the diet.亚油酸亚油酸(linoleic aci

9、d)9,12-十八碳二烯十八碳二烯酸酸18:2-6CH3(CH2)4(CHCHCH2)2(CH2)6COOH-亚麻酸亚麻酸(-linolenic acid)6,9,12-十八碳三十八碳三烯酸烯酸18:3-6CH3(CH2)4(CHCHCH2)3(CH2)3COOH花生四烯酸花生四烯酸(arachidonic acid)5,8,11,14-二十碳二十碳四烯酸四烯酸20:4-6CH3(CH2)4(CHCHCH2)4(CH2)2COOH脂酸的来源：脂酸的来源：食物供给和自身合成。食物供给和自身合成。常见的脂酸常见的脂酸惯名惯名系统名系统名碳原子数碳原子数和双键数和双键数簇簇分子式分子式饱和脂酸饱和脂

10、酸 月桂酸月桂酸 (lauric acid)n-十二烷酸十二烷酸12:0CH3(CH2)10COOH豆寇酸豆寇酸(myristic acid)n-十四烷酸十四烷酸14:0CH3(CH2)12COOH软脂酸软脂酸(palmitic acid)n-十六烷酸十六烷酸16:0CH3(CH2)14COOH硬脂酸硬脂酸(stearic acid)n-十八烷酸十八烷酸18:0CH3(CH2)16COOH花生酸花生酸(arachidic acid)n-二十烷酸二十烷酸20:0CH3(CH2)18COOH不饱和脂酸不饱和脂酸 棕榈棕榈(软软)油酸油酸(palmitoleic acid)9-十六碳一烯酸十六碳一烯

11、酸16:1-7CH3(CH2)5CHCH(CH2)7COOH油酸油酸(oleic acid)9-十八碳一烯酸十八碳一烯酸18:1-9CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOH异油酸异油酸(Vaccenic acid)反式反式11-十八碳一烯酸十八碳一烯酸18:1-7CH3(CH2)5CHCH(CH2)9COOH亚油酸亚油酸(linoleic acid)9,12-十八碳二烯酸十八碳二烯酸18:2-6CH3(CH2)4(CHCHCH2)2(CH2)6COOH-亚麻酸亚麻酸(-linolenic acid)9,12,15-十八碳三烯十八碳三烯酸酸18:3-3CH3CH2(CHCHCH2)3(CH

12、2)6COOH-亚麻酸亚麻酸(-linolenic acid)6,9,12-十八碳三烯酸十八碳三烯酸18:3-6CH3(CH2)4(CHCHCH2)3(CH2)3COOH花生四烯酸花生四烯酸(arachidonic acid)5,8,11,14-二十碳四烯二十碳四烯酸酸20:4-6CH3(CH2)4(CHCHCH2)4(CH2)2COOHtimnodonic acid (EPA)5,8,11,14,17-二十碳五二十碳五烯酸烯酸20:5-3CH3CH2(CHCHCH2)5(CH2)2COOHclupanodonic acid (DPA)7,10,13,16,19-二十二二十二碳五烯酸碳五烯酸2

13、2:5-3CH3CH2(CHCHCH2)5(CH2)4COOHcervonic acid (DHA)4, 7,10,13,16,19-二十二十二碳六烯酸二碳六烯酸22:6-3CH3CH2(CHCHCH2)6CH2COOH鱼油含有必需脂酸北极的爱斯基摩人吃了许多鱼油，北极的爱斯基摩人吃了许多鱼油，但心脏病和关节炎的发病率很低。但心脏病和关节炎的发病率很低。鱼油中的必需脂酸（鱼油中的必需脂酸（DHA、EPA)保护心血管系统保护心血管系统, 预防心脏病和中预防心脏病和中风。风。 3 脂酸的特性脂酸的特性溶解性溶解性: 水溶解性与脂酰基链长成反比。水溶解性与脂酰基链长成反比。熔化温度熔化温度: 熔化温

14、度与脂酸的饱和度成正熔化温度与脂酸的饱和度成正比。比。生物膜的流动性生物膜的流动性：与脂酸的不饱和度成正：与脂酸的不饱和度成正比。比。4 几种多不饱和脂酸衍生物具有重要几种多不饱和脂酸衍生物具有重要生理功能生理功能前列腺素前列腺素 (prostaglandin, PG)血栓血栓烷烷 (thromboxane, TX)白三烯白三烯 (leukotrienes, LT) 具具二十碳的不饱和脂酸二十碳的不饱和脂酸，以，以前列腺酸前列腺酸为基本骨架为基本骨架 具一个具一个五碳环五碳环和和两条侧链两条侧链 9 7 5 3 1 11 13 15 17 19 10 COOH R1 1 20 R2 2 CH3

15、 3 10 9 8 6 5 3 1 11 12 14 15 17 19 20 CH3 3 COOH 花生四烯酸花生四烯酸（20:45，8，11，14）前列腺酸前列腺酸（一）（一）前列腺素前列腺素(PG)(PG) PGE2诱发炎症，促局部血管扩张。诱发炎症，促局部血管扩张。 PGE2、PGA2 使动脉平滑肌舒张而降血压。使动脉平滑肌舒张而降血压。 PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。 PGF2使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。缩加强促分娩。PG的生理功能的生理功能 有有前列腺酸样骨架前列腺酸样骨架，

16、但五碳环为含氧的，但五碳环为含氧的噁烷噁烷代替。代替。（二）（二） 血栓烷血栓烷(TX) 功能：促进血小板聚集功能：促进血小板聚集 分子中有四个双键分子中有四个双键, 三个共轭双键。三个共轭双键。(LTB4)（三）（三） 白三烯白三烯(LT)LTC4LTC4、LTD4LTD4及及LTE4LTE4被证实是被证实是过敏反应的慢过敏反应的慢反应物质反应物质脂类的消化与吸收脂类的消化与吸收Digestion and Absorption of Lipid自学自学第二节第二节第三节第三节 甘油三酯的代谢甘油三酯的代谢Section 3 Metabolism of Triglyceride甘油三酯甘油三酯

17、(triacylglycerol)是非极性、不溶于水的甘油是非极性、不溶于水的甘油脂酸三酯，基本结构为甘油的三个羟基分别被相同脂酸三酯，基本结构为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂酸酯化。或不同的脂酸酯化。一、甘油三酯概述一、甘油三酯概述含义含义分类分类简单甘油三酯简单甘油三酯(simple triacylglycerol)：含有同一种：含有同一种脂酸的甘油三酯脂酸的甘油三酯混合甘油三酯混合甘油三酯(mixed triacylglycerol)：含有两种或：含有两种或三种脂酸的甘油三酯三种脂酸的甘油三酯甘油三酯的甘油三酯的熔点熔点由由脂酸的组成决定，与饱和脂酸的组成决定，与饱和脂酸的脂酸的链长

18、和数目链长和数目的成正比。例：人肾脂肪囊脂的成正比。例：人肾脂肪囊脂肪，植物油。肪，植物油。（二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量（二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量（一）甘油三酯是脂酸的主要储存形式（一）甘油三酯是脂酸的主要储存形式甘油三酯是机体重要的能量来源甘油三酯是机体重要的能量来源 1g TG = 38kJ, 1g 1g TG = 38kJ, 1g 糖糖=17KJ=17KJ 因为脂酸的碳原子的还原性高于糖的因为脂酸的碳原子的还原性高于糖的碳原子碳原子甘油三酯是机体的主要能量储存甘油三酯是机体的主要能量储存 男性占体重男性占体重21%21%，女性占体重，女性占体重2626二、甘油三

19、酯的分解代谢二、甘油三酯的分解代谢 （一）（一） 脂肪的动员脂肪的动员脂肪动员：脂肪动员：储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为脂肪酸及甘油为脂肪酸及甘油并释放入血以供其他组织氧化并释放入血以供其他组织氧化 利用的过程。利用的过程。Mobilization of fatMobilization of fat：A process of lipolysis in which the fat stored in adipose tissues is converted to free fatty acids and glycerol, and conseq

20、uently the products are released into blood so that they can be used in other tissues. 脂肪动员过程脂肪动员过程脂解激素脂解激素-受体受体G蛋白蛋白 AC ATPcAMP PKA +HSLa(无活性无活性) HSLb(有活性有活性)TG 甘油二酯甘油二酯 （DG） 甘油一酯甘油一酯 甘甘 油油 FFA FFA FFA 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油一酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HS

21、L) 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(adenylate cyclase, AC)FFA不溶于水，运输时与清蛋白结合不溶于水，运输时与清蛋白结合 脂解激素脂解激素 对抗脂解激素因子对抗脂解激素因子 关键酶关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)能促进脂肪动员的激素，如能促进脂肪动员的激素，如肾上腺素、肾上腺素、胰胰高血糖素、去甲肾上腺素、高血糖素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素、 促甲状腺激素刺激激素促甲状腺激素刺激激素等。等。 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素抑制脂肪动员，如

22、胰岛素、前列腺素E2等。等。（二）甘油经糖代谢途径代谢（二）甘油经糖代谢途径代谢肝、肾、肠肝、肾、肠等组织等组织 组织定位：组织定位：除除脑组织脑组织外外, ,大多数组织均可进大多数组织均可进 行，行， 其中肝、肌肉最活跃。其中肝、肌肉最活跃。亚细胞定位：亚细胞定位：胞液、线粒体。胞液、线粒体。 （三）脂酸的（三）脂酸的-氧化氧化1. 脂酸的活化脂酸的活化 脂酰脂酰 CoA 的生成的生成（胞液胞液）脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP PPi 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及存在于内质网及线粒体外膜上线粒体外膜上脂脂 肪肪 酸酸RCHRC

23、H2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO=Mg2+关键酶关键酶 2. 脂酰脂酰CoA 进入线粒体进入线粒体*脂酰脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸经肉碱转运进入线粒体，是脂酸-氧化的主要限速步骤氧化的主要限速步骤 * 肉 碱 脂 酰 转 移 酶肉 碱 脂 酰 转 移 酶 （ c a r n i t i n e a c y l transferase ）是脂酸）是脂酸-氧化的限速酶。氧化的限速酶。 酶活性酶活性饱食饱食丙二酰丙二酰CoA脂肪合成脂肪合成饥饿饥饿高脂低糖饮食高脂低糖饮食糖尿病

24、糖尿病酶活性酶活性3. 脂酸的脂酸的氧化氧化脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 脂酰脂酰CoA L(+)-羟脂酰羟脂酰CoA酮脂酰酮脂酰CoA脂酰脂酰CoA+乙酰乙酰CoA 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶反反2-烯酰烯酰CoAL(+)-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+2-烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶H2O FADFADH2酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH RCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O =RCH2CH2CSCoA O =O =RCHOHCH2CSCoA O =O =RCOCH2CSCoA O =O =RCSCoA+ C

25、H3COSCoA O=O=CH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COSCoACH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2COSCoACH3COSCoACH3(CH2)7CH2CH2CH2COCoACH3COSCoACH3(CH2)7CH2COSCoACH3COCoACH3COSCoA NADH + H+ FADH2 H2O 呼吸链呼吸链 1.5ATP H2O 呼吸链呼吸链 2.5ATP 乙酰乙酰CoA彻底氧化彻底氧化 三羧酸循环三羧酸循环 生成酮体生成酮体 肝外组织氧化利用肝外组织氧化利用 肝组织肝组织肝外组织肝外组织脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶L(+)-羟脂酰羟脂酰C

26、oA脱氢酶脱氢酶 NAD+ NADH+H+ -烯酰烯酰CoA 水化酶水化酶2H2OFADFADH2 酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶肉碱转运载体肉碱转运载体ATPCoASHAMP PPiH2O呼吸链呼吸链 1.5ATP H2O 呼吸链呼吸链 2.5ATP 线线粒粒体体膜膜TAC 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=RCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O =RCH2CH2CSCoA O =O =RCHOHCH2CSCoA O =O =RCOCH2CSCoA O =O =RCSCoA+ C

27、H3COSCoA O=O=RCH2CH2CSCoA O =O =消耗消耗：活化活化消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键 4. 4. 脂酸氧化的能量计算脂酸氧化的能量计算 以以1616碳软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例7 7 轮循环产物：轮循环产物：8分子乙酰分子乙酰CoA7分子分子NADH+H+7分子分子FADH2能量计算：能量计算： 生成生成ATP 810 + 72.5 + 71.5 = 108 净生成净生成ATP 108 2 = 106软脂酸与葡萄糖在体内氧化产软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生生ATPATP的比较的比较软脂酸软脂酸(1mol)葡萄糖葡萄糖(1mol)ATP数目数目(mol)10

28、6 32 能量利用效率能量利用效率33%33%1. 1. 不饱和脂酸的氧化不饱和脂酸的氧化 不饱和脂酸不饱和脂酸 氧化氧化 顺顺3-烯脂酰烯脂酰CoA顺顺2-烯酰脂烯酰脂CoA 反反2-烯脂酰烯脂酰CoA 3顺顺-2反烯脂酰反烯脂酰CoA 异构酶异构酶 氧化氧化 L(+)-羟脂酰羟脂酰CoA D(-)-羟脂酰羟脂酰CoA D(-)-羟脂酰羟脂酰CoA 表构酶表构酶H2O （四）脂酸的其他氧化方式（四）脂酸的其他氧化方式水化水化亚油酰亚油酰CoA（9顺，顺，12顺）顺）3次次氧化氧化 十二碳二烯脂酰十二碳二烯脂酰CoA（3顺，顺，6顺）顺）十二碳二烯脂酰十二碳二烯脂酰CoA（2反，反，6顺）顺）

29、13456CH3cOSCoA27CH3cOSCoA12345673顺顺,2反反-烯脂酰烯脂酰 CoA异构酶异构酶CH3cOSCoA1812912次次氧化氧化 1818碳亚油酸的氧化碳亚油酸的氧化CH3cOSCoA123八碳烯脂酰八碳烯脂酰CoA（2顺）顺） D(+)-羟基羟基-八碳脂酰八碳脂酰CoA L(-)-羟基羟基-八碳脂酰八碳脂酰CoA 4 乙酰乙酰CoA 3次次氧化氧化 -羟基脂酰羟基脂酰CoA 表构酶表构酶烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶12CH3cOHOSCoA3CCH3 SCoAOHO123在在过氧化酶体中过氧化酶体中 2. 2. 过氧化酶体的脂肪酸氧化过氧化酶体的脂肪酸氧化 长

30、链脂肪酸长链脂肪酸(C22) -氧化氧化较短链较短链脂肪酸脂肪酸 （线粒体）（线粒体） -氧化氧化 H2O2FAD为辅酶为辅酶H3. 3. 丙酸的氧化丙酸的氧化Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸奇数碳脂酸胆固醇侧链胆固醇侧链CH3CH2COCoA -羧化酶羧化酶 （ATP、生物素）、生物素）CO2 D-甲基丙二酰甲基丙二酰CoA L-甲基丙二酰甲基丙二酰CoA 消旋酶消旋酶 变位酶变位酶 5 -脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰琥珀酰CoA TAC （五）酮体的生成和利用（五）酮体的生成和利用酮体酮体 乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮三者总称为羟丁酸、丙酮三者总称为酮体。酮体是脂肪

31、酸在肝分解氧化时产生的中酮体。酮体是脂肪酸在肝分解氧化时产生的中间产物。间产物。ketone bodiesketone bodies a group of molecules, i.e., acetoacetate, hydroxybutyrate and acetone , that are produced in the liver from acetyl CoA.血浆水平血浆水平 0.030.5mmol/L(0.35mg/dl)代谢定位代谢定位 生成：肝细胞线粒体生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体骼肌等）线粒体CO2 CoASH

32、 CoASH NAD+ NADH+H+ -羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢酶HMGCoA 合酶合酶乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶HMGCoA 裂解酶裂解酶1. 1. 酮体的生成酮体的生成 CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙

33、酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HMGCoAHMGCoA) ) CHCH3 3OHOH羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰CoACoA= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HMGCoAHMGCoA) ) CHCH3 3OHOH羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰CoACoA= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D

34、(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OOCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCC

35、H2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO= =OO= =OO乙酰乙酸乙酰乙酸脱羧酶脱羧酶2. 2. 酮体的利用酮体的利用 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 琥珀酰琥珀酰CoA转硫酶转硫酶（心、肾、脑及骨（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）骼肌的线粒体）CoASH+ATP PPi+AMP 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫激酶硫激酶（肾、心和脑（肾、心和脑的线粒体）的线粒体）CHCH3 3CHCHCHCH2

36、2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHC

37、H3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOCoASH CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO2CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OO2乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解硫解酶

38、酶（心、肾、脑及（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）骨骼肌线粒体） NAD+ NADH+H+ -羟基丁酸羟基丁酸脱氢酶脱氢酶2乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羟丁酸羟丁酸 丙酮丙酮 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 2乙酰乙酰CoA 酮体的生成和利用的总示意图酮体的生成和利用的总示意图3. 3. 酮体生成的生理意义酮体生成的生理意义 酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是肌肉尤其是脑组织的重可通过血脑屏障，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。要能源。 酮体利用的增

39、加可减少糖的利用，有利于维酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。4. 4. 酮体生成的调节酮体生成的调节（1 1） 饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用） 抑制脂解，脂肪动员抑制脂解，脂肪动员 饱饱 食食 胰岛素胰岛素 进入肝的脂酸进入肝的脂酸 脂酸脂酸氧化氧化 酮体生成酮体生成 饥饥 饿饿 脂肪动员脂肪动员 FFA 胰高血糖素等胰高血糖素等 脂解激素脂解激素 酮体生成酮体生成 脂酸脂酸氧化氧化 （2 2）肝细胞糖原含量及代谢的影响）肝细胞糖原含量及代谢的影响糖代谢糖代谢 旺盛旺盛 FFA

40、 FFA主要生成主要生成TGTG及磷脂及磷脂 乙酰乙酰CoA CoA + +乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 丙二酰丙二酰CoACoA 反之，反之，糖代谢减弱糖代谢减弱，脂酸，脂酸氧化及酮体生成均氧化及酮体生成均加强。加强。抑制酮体生成抑制酮体生成丙二酰丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移竞争性抑制肉碱脂酰转移酶酶 ，抑制脂酰抑制脂酰CoA进入线粒体，脂酸进入线粒体，脂酸氧氧化减弱，酮体生产减少。化减弱，酮体生产减少。（3 3）丙二酰）丙二酰CoACoA抑制脂酰抑制脂酰CoACoA进入线粒体进入线粒体Metabolic Acidosis in Untreated type Diabetes（糖尿

41、病）（糖尿病）长期饥饿也会出现长期饥饿也会出现类似症状类似症状表现为酮症酸中毒，表现为酮症酸中毒，酮尿酮尿三、三、 脂酸的合成代谢脂酸的合成代谢组组 织：肝（主要）、脂肪等组织织：肝（主要）、脂肪等组织 亚细胞：亚细胞：胞液：主要合成胞液：主要合成1616碳的软脂酸（棕榈酸）碳的软脂酸（棕榈酸）肝线粒体、内质网：碳链延长肝线粒体、内质网：碳链延长1. 合成部位合成部位（一）软脂酸的合成（一）软脂酸的合成nNADPHNADPH的来源的来源: : 磷酸戊糖途径（主要来源）磷酸戊糖途径（主要来源） 胞液中胞液中异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶及及苹果酸酶苹果酸酶催化的反应催化的反应乙酰乙酰CoA、ATP

42、、HCO3-、NADPH、Mn2+ 2. 2. 合成原料合成原料n乙酰乙酰CoACoA的主要来源的主要来源: :乙酰乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过全部在线粒体内产生，通过 柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环(citrate pyruvate cycle)出线粒体。出线粒体。乙酰乙酰CoA 氨基酸氨基酸 葡萄糖（主要）葡萄糖（主要）线线粒粒体体膜膜胞液胞液 线粒体基质线粒体基质 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰CoA CoA ATP ADP Pi ATP柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶柠檬酸

43、合酶 NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶苹果酸酶 CO2CO2丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶柠檬酸柠檬酸- -丙酮酸循环丙酮酸循环葡萄糖葡萄糖（1）丙二酰丙二酰CoA的合成的合成酶酶-生物素生物素-CO2 + 乙酰乙酰CoA 酶酶-生物素生物素 + 丙二酰丙二酰CoA 3. 3. 软脂酸合成酶系及反应过程软脂酸合成酶系及反应过程酶酶-生物素生物素 + HCO3 酶酶-生物素生物素-CO2 ADP+Pi ATP 总反应式总反应式 丙二酰丙二酰CoA + ADP + Pi ATP + HCO3- + 乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶乙酰乙酰C

44、oA羧化酶羧化酶 是脂酸合成的是脂酸合成的限速酶限速酶，存在于胞液中，其，存在于胞液中，其辅基是辅基是生物素生物素，Mn2+是其激活剂。是其激活剂。（2 2）脂酸合成）脂酸合成从乙酰从乙酰CoA及丙二酰及丙二酰CoA合成长链脂酸，合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。个碳原子。各种生物合成脂酸的过程基本相似。各种生物合成脂酸的过程基本相似。有有7种酶蛋白（乙酰转移酶种酶蛋白（乙酰转移酶AT、丙二酰、丙二酰CoA酰基转移酶酰基转移酶MT、酮脂酰合酶酮脂酰合酶KS、酮脂酰还原酮脂酰还原酶酶KR、羟脂酰基脱水酶羟脂酰基脱水酶DH、脂烯酰还原酶、脂烯酰还原酶

45、ER和硫酯酶和硫酯酶TE），聚合在一起构成多酶体系，并），聚合在一起构成多酶体系，并包含酰基载体蛋白包含酰基载体蛋白(ACP)。软脂酸合成酶软脂酸合成酶n大肠杆菌大肠杆菌三个结构域：三个结构域：7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。相连组成的二聚体。n高等动物高等动物底物进入缩合单位底物进入缩合单位还原单位还原单位软脂酰释放单位软脂酰释放单位其辅基是其辅基是4 -磷酸泛酰磷酸泛酰氨基乙硫醇氨基乙硫醇,是脂酰基载体。是脂酰基载体。 酰基载体蛋白酰基载体蛋白

46、(ACP)n底物进入底物进入 乙酰乙酰CoA CE-S-乙酰基乙酰基 丙二酰丙二酰CoA ACP-S-丙二酰基丙二酰基 软脂酸软脂酸合成酶合成酶 乙酰基乙酰基（第一个）（第一个）丙二酰基丙二酰基软脂酸的合成过程软脂酸的合成过程ACPKS缩合缩合 CO2 还还 原原 NADP+H+ NADP+ 脱水脱水 H2O 再还原再还原 NADPH+H+ NADP+ n转位转位丁酰基由丁酰基由E2-泛泛-SH（ACP上上)转移至转移至 E1-半胱半胱-SH（CE上）。上）。ACPS C=O CH2 CH2 CH3 K S HS SO=C CH2 CH2 CH3 KSACPHS转转 位位 经过经过7轮循环反应

47、，每次轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。碳原子，最终释出软酯酸。CESO=C CH3 ACPSC=O CH2COO- CESO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- CESO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- O-O=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CEACPHS HS +4H+4e- CO2 CESO=C CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2

48、COO- 4H+4e- CO2 4H+4e- CO2 n软脂酸合成的总反应软脂酸合成的总反应: : CH3COSCoA +7 HOOCCH2COSCoA + 14NADPH+H+CH3(CH2)14COOH+ 7 CO2 + 6H2O+8HSCoA+ 14NADP+ 软脂酸的合成总图软脂酸的合成总图（二）脂酸碳链的延长（二）脂酸碳链的延长内质网、内质网、线粒体线粒体脂酸碳链延长酶脂酸碳链延长酶 过程：缩合过程：缩合 加氢加氢 脱水脱水 再加氢再加氢原料：原料：乙酰乙酰CoA、 NADPH（三）不饱和脂酸的合成（三）不饱和脂酸的合成动物：动物：有有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内去饱和酶，镶嵌在

49、内质网上。但缺乏质网上。但缺乏9以上的去饱和酶，以上的去饱和酶，所所以动物体内不能合成的不饱和脂酸有：以动物体内不能合成的不饱和脂酸有： 亚油酸（亚油酸（18:2， 9、12） 亚麻酸（亚麻酸（ 18:3， 9、12、15 ） 花生四烯酸（花生四烯酸（20:4， 5、8、11、14 ）植物植物：有有9、12、15 去饱和酶去饱和酶亚亚 麻麻 酸酸 的的 合合 成成1. 1. 代谢物的调节作用代谢物的调节作用 乙酰乙酰CoA羧化酶是一种变构酶，别构调节物有羧化酶是一种变构酶，别构调节物有 抑制剂：软脂酰抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸激活剂：柠檬酸

50、、异柠檬酸进食糖类而糖代谢加强，进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰及乙酰CoA供应增多，有利于脂酸的合成。供应增多，有利于脂酸的合成。 （四）脂酸合成的调节（四）脂酸合成的调节2. 2. 激素调节激素调节 + 脂酸合成脂酸合成 胰岛素胰岛素 胰高血糖素胰高血糖素 肾上腺素肾上腺素 生长素生长素脂酸合成脂酸合成 TG合成合成 乙酰乙酰CoA羧化酶的共价调节羧化酶的共价调节 胰高血糖素胰高血糖素：激活：激活PKA，使之，使之磷酸化而失活磷酸化而失活胰岛素：胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化去磷酸化而复活而复活 脂肪组织：脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用主要

51、以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或或VLDL中的中的FA合成脂肪。合成脂肪。（一）合成部位（一）合成部位肝肝 脏：脏：肝内质网合成的肝内质网合成的TG，组成，组成VLDL入血。入血。小肠粘膜：小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。利用脂肪消化产物再合成脂肪。四、甘油三酯的合成四、甘油三酯的合成 甘油一酯途径甘油一酯途径 -小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA R3COCoA CoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶CHCH2 2OH OH CHCH2 2OH OH CHOCHO- -C C- -R R1 1 O =CHCH2

52、2OH OH CHCH2 2OH OH CHOCHO- -C C- -R R1 1 O =CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R2 2CHOCHO- -C C- -R R1 1 O=O =CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R2 2CHOCHO- -C C- -R R1 1 O=O =CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R2 2 CHOCHO- -C C- -R R1 1 O=O=O=酯酰酯酰CoA转移酶转移酶 CoA R1COCoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2CO

53、CoA 磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶Pi 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R3COCoA PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiCHCH2 2OO-

54、 -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -

55、R R2 2 O=O=1 1，2 2- -甘甘油油二二酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯甘油二酯途径甘油二酯途径 -肝、脂肪细胞肝、脂肪细胞脂肪肝第四节第四节 磷脂代谢磷脂代谢Metabolism of PhospholipidMetabolism of Phospholipidn定义

56、定义：含磷酸的脂类称磷酯。：含磷酸的脂类称磷酯。甘油磷脂甘油磷脂：由甘油构成的磷酯（体内含量最多）由甘油构成的磷酯（体内含量最多）鞘磷脂：鞘磷脂：由鞘氨醇构成的磷脂由鞘氨醇构成的磷脂X指与磷酸羟基相连的取代基，包括胆碱、水、指与磷酸羟基相连的取代基，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。FAFAPiX 甘油甘油FA PiX 鞘氨醇鞘氨醇一、磷脂的结构与分类一、磷脂的结构与分类n分类：分类：相同的组成成相同的组成成份份( (分子数分子数) )不同或不尽相同的组成成份不同或不尽相同的组成成份磷酸磷酸脂酸脂酸醇类醇类其他成分其他成分甘油磷甘

57、油磷脂脂1 12 2甘油甘油胆碱、乙醇胺、丝氨胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇等酸、肌醇等鞘磷脂鞘磷脂1 11 1鞘氨醇鞘氨醇胆碱，乙醇胺胆碱，乙醇胺甘油磷脂与鞘磷脂的分子组成甘油磷脂与鞘磷脂的分子组成（一）甘油磷脂（一）甘油磷脂组成：组成：甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物结构：结构： CH2O-C-R1 R2C-O-CH CH2O-P-OX O OOH O OO O常为花生四烯酸常为花生四烯酸 = 胆碱、水、乙醇胺、胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等磷脂酰甘油等 疏水尾疏水尾疏水尾疏水尾极性头极性头磷脂双分子层的形成磷脂双分子层的形成体

58、内几类重要的甘油磷脂体内几类重要的甘油磷脂 (cephalin) (lecithin) 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol) 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 (phosphatidyl serine) 二磷脂酰甘油，心磷脂二磷脂酰甘油，心磷脂 (cardiolipin)主要存在于线粒体内膜主要存在于线粒体内膜X磷脂胆碱磷脂胆碱 、磷脂乙醇胺磷脂乙醇胺( (二二) )鞘磷酯鞘磷酯组成：组成：鞘氨醇、脂酸、磷酸、含氮化合物鞘氨醇、脂酸、磷酸、含氮化合物结构：结构： 神经酰胺神经酰胺 ceramidesphingosinesphingomyelin 鞘磷脂鞘磷脂（一）磷脂是

59、构成生物膜的重要成分（一）磷脂是构成生物膜的重要成分二、磷脂的生理功能二、磷脂的生理功能（二）磷脂酰肌醇是第二信使的前体（二）磷脂酰肌醇是第二信使的前体（四）神经鞘磷脂和卵磷脂在神经髓鞘中（四）神经鞘磷脂和卵磷脂在神经髓鞘中含量较高含量较高（三）缩醛磷脂存在于脑和心肌组织中（三）缩醛磷脂存在于脑和心肌组织中磷脂酰肌醇锚定膜蛋白磷脂酰肌醇锚定膜蛋白 一些蛋白质通过碳氢链共价地锚定在膜的磷脂酰肌醇（Phosphotidylinositol, PI) 上。例: 碱性磷酸酶和乙酰胆碱酯酶 糖基磷脂酰肌醇（glycosyl phosphatidyl inositol，GPI）锚定蛋白质可被磷脂酶C( p

60、hospholipase C, PLC)或磷脂酶D (phospholipase D, PLD)切断。二软脂酰胆碱二软脂酰胆碱R1、R2为软脂酸为软脂酸 X为胆碱为胆碱 由由型肺泡上皮细胞合成，可降低肺泡表面张力。型肺泡上皮细胞合成，可降低肺泡表面张力。 CH2O-C-R1 R2C-O-CH CH2O-P-OX O OOH O OO O1. 合成部位合成部位全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。活跃。 2. 合成原料及辅因子合成原料及辅因子脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇等、醇等、ATP、CTP三、三、甘油磷脂的