第九章脂类代谢

1、 本章主要介绍脂类物质本章主要介绍脂类物质（主要是脂肪）（主要是脂肪）在生物体内的分解和合成代谢。重点掌握在生物体内的分解和合成代谢。重点掌握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脂肪脂肪酸的酸的-氧化和从头合成途径，了解脂类物氧化和从头合成途径，了解脂类物质的其它氧化分解途径和功能。质的其它氧化分解途径和功能。思考思考第九章 脂类代谢目录第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢第三节第三节 乙醛酸循环乙醛酸循环第四节第四节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成第五节第五节 磷脂和磷脂和胆固醇胆固醇的代谢的代谢第六节第六节 酮体代谢酮体

2、代谢( (自学自学) )脂类单 纯 脂 类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类（1）酰基甘油酯 (2) 蜡CRCR2 2O OCRCR1 1O OCRCR3 3O O 高分子一元醇与长链高分子一元醇与长链脂肪酸形成的酯。多存脂肪酸形成的酯。多存在于植物的叶、茎和果在于植物的叶、茎和果实的表皮部分。动物所实的表皮部分。动物所产生的蜡有蜂蜡、羊毛产生的蜡有蜂蜡、羊毛脂等。脂等。 石蜡等分子量较高的石蜡等分子量较高的烃，虽不属于酯类，因烃，虽不属于酯类，因其性质与蜡相似，也称其性质与蜡相似，也称为蜡为蜡。 蜡蜡复 合 脂 类1.概念2.种类复合脂是指酯中除脂肪酸与醇外,分子内还含有其它成分

3、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-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） 萜类化合物月桂烯对薄荷烯（存在

4、于柠檬，橘子中）姜烯（存在于姜油中）（存在于月桂子油等中）松节油（ 蒎烯）异樟烯（存在于松节油等中）（存在于姜油，冷杉等中）CCCCCCH2CCH3CH CH2异戊二烯头尾异戊二烯单位OOOOOOHOHO虾青素虾红素三、脂肪酸的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用一、一、脂脂 肪肪 的的 水水 解解二、二、甘甘 油油 的的 转转 化化四、四、不饱和不饱和及及奇数碳链奇数碳链脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化五、五、酮体的代谢酮体的代谢CHCH3 3-(CH-(CH2 2) )n n - - CHCH2 2 - - CHCH2 2 -COOH-COOH 脂肪的

5、酶促水解脂肪的酶促水解甘甘 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磷酸酯酶饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的-氧化作用（3） -氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程、氧化过程1、-氧化作用的概念及试验证据（1） 脂肪酸的活化和转运脂肪酸的活化和转运（2） -氧化的生化过程-氧化作用的概念及试验证据 概概 念念 试验证据试验证据 19041904年年F.KnoopF.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验狗的实验结果，推导出了-氧化学说。 脂

6、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-碳原子上进行氧化，碳链逐次断碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位（即乙酰裂，每次断下一个二碳单位（即乙酰CoACoA），该过程称作），该过程称作-氧化。氧化。-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：脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰脂酰

7、CoA合成酶合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的运转 肉毒碱的作用油油酸酸的的氧氧化化作作用用CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H6 CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoAHH 2 2- -反反- - 十二碳烯脂酰十二碳烯脂酰CoACoA 3 3次次-氧化氧化烯脂酰烯脂酰CoACoA异构酶异构酶烯脂酰烯脂酰CoACoA水化酶水化酶开始开始-氧化氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA 3 3- -顺顺- - 十二碳烯脂酰十二碳烯脂酰

8、CoACoA H HCH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6COOH (18:118:1 9 9) ) -氧化的生化历程氧化的生化历程 脱氢脱氢水化水化 脱氢脱氢 硫解硫解 R-CH - CH2C-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA+| R-CH=CH-C-SCoA |H2OHScoAHScoA 氧氧化化的的生生化化历历程程 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD +NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoACoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoACoA 烯脂酰烯脂酰CoACoA 水化酶水化酶

9、 -羟脂酰羟脂酰CoACoA 脱氢酶脱氢酶 -酮酯酰酮酯酰CoACoA 硫解酶硫解酶RCHCH2COSCoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA反式反式2烯烯脂酰脂酰CoACoA -羟脂酰羟脂酰CoACoA-酮脂酰酮脂酰CoACoAOHOH-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：131 131 2 = 2

10、= 129 ATP129 ATP例：软脂酸例：软脂酸7 7次次-氧化氧化8 乙酰乙酰CoACoACHCH3 3(CH2)(CH2)1414COOHCOOH7 7 NADHNADH7 7 FADHFADH2 212 ATP12 ATP 3 ATP3 ATP 2 ATP2 ATP 96 ATP96 ATP21 ATP21 ATP14 ATP14 ATP131 ATP131 ATP能量转换率能量转换率 4040脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧化脂肪酸氧化作用发生在作用发生在-碳原子上，碳原子上，分解出分解出COCO2 2，生成比原来少生成比原来少一个碳原子的一个碳原子的脂肪酸，这种脂肪酸

11、，这种氧化作用称为氧化作用称为-氧化作用。氧化作用。R RCHCH2 2COOCOO- -R RCH(OH)CH(OH)COOCOO- -R RCOCOCOOCOO- -R RCOOCOO- -COCO2 2O O2 2NAD +NADH +H+NAD +NADH +H+R RCH(OOH)CH(OOH)COOCOO- -COCO2 2R RCHOCHOO O2 2NAD +NADH +H+过氧化过氧化羟化羟化 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指氧化指: : 脂肪酸脂肪酸的末端甲基（的末端甲基（-端）经氧化转变端）经氧化转变成成羟基羟基，继而再，继而再氧化成氧化成羧基羧基，从，从而形成而形成，-二二羧酸

12、的过程羧酸的过程。CHCH3 3(CH(CH2 2)nCOO)nCOO- -HOCHOCH H2 2(CH(CH2 2)nCOO)nCOO- -OHCOHC(CH(CH2 2)nCOO)nCOO- - -OOCOOC(CH(CH2 2)nCOO)nCOO- -O O2 2NAD(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脱氢酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶醛酸脱氢酶 该类脂肪该类脂肪酸的最后一轮酸的最后一轮氧化后，得氧化后，得到：丙酰到：丙酰CoA(S)(S)甲基丙二酸甲基丙二酸单酰单酰CoACoA差向酶差向酶CHCH3

13、3CHCH2 2COCOSCSC0 0A A（丙酰丙酰CoA）COCO2 2ADP+PiATP丙酰丙酰CoACoA羧化酶羧化酶CHCH3 3CHCOCHCOSCSC0 0A ACO2CO2- -O O2 2CCHCOCCHCOSCSC0 0A ACH3CH3(R)(R)甲基丙二酸甲基丙二酸单酰单酰CoACoA变位酶变位酶O O2 2CCHCCH2 2CHCH2 2COCOSCSC0 0A A（琥珀琥珀酰酰CoA）乙醛酸循环1、乙醛酸循环的生化历程4 4、脂肪代谢和糖代谢的关系3、乙醛酸循环的生理意义 植物种子萌发的脂肪转化为糖 微生物发酵产物重新氧化的途径2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系

14、CoASH柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶乙醛酸循环乙醛酸循环反应历程反应历程NAD +NADH草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸合成酶合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶苹果酸合酶苹果酸合酶乙醛酸循环总反应式及其与乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系糖异生的关系2 2乙酰乙酰 CoA + NAD + NAD+ + 琥珀酸琥珀酸+ 2CoASH + NADH + H+ 2CoASH + NADH + H

15、+ +草酰乙酸草酰乙酸糖异生糖异生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循环三羧酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环甘油甘油脂肪酸脂肪酸三酰三酰甘油甘油 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丙酮酸丙酮酸植物种子植物种子& &微生物微生物 氧氧化化合成合成乙酰乙酰 CoA酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 N+(CH N+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO- COO-肉毒碱肉毒碱酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱 O OR-C

16、R-C N+(CH N+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2 COO- COO-酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHAMP+PPiAMP+PPiCoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧肉碱酯酰肉碱酯酰转移酶转移酶肉碱酯酰肉碱酯酰转移酶转移酶载载体体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

17、环循环ATP、CO2 生物素生物素CoB12酮体的生成酮体的分解生成酮体的意义 脂肪酸脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoACoA, ,在肌肉中进入在肌肉中进入TCA TCA 循环；然而在肝细胞中乙酰循环；然而在肝细胞中乙酰CoACoA可形成可形成乙酰乙乙酰乙酸、酸、-羟丁酸、丙酮羟丁酸、丙酮, ,这三种物质统称为酮体。这三种物质统称为酮体。酮体的生成酮体的生成 -羟羟- -甲基戊二酸单酰甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸脂肪酸硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶裂解

18、酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASH -氧化氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮 -羟丁羟丁酸酸 -羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+ CH3COCH3乙酰乙酸乙酰乙酸脱羧酶脱羧酶CoASHCH3COSCoA酮体的分解酮体的分解乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶酮脂酰酮脂酰CoA转移酶转移酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH -氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸 -羟丁羟丁酸脱氢酶酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2 -羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸1 1、十六碳饱和脂肪酸的从头合成十六碳饱和脂肪酸的从头合成2 2、线粒体和内

19、质网中脂肪酸碳链的延长线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长3 3、不饱和脂肪酸的合成（自学不饱和脂肪酸的合成（自学) )4 4 脂肪酸的合成与分散的比较脂肪酸的合成与分散的比较（1）乙酰乙酰CoA运转运转柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭（3）脂肪酸合成酶复合体系脂肪酸合成酶复合体系和和脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白 (acyl carrier protein,ACP)（4）脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸生物合成的反应历程（2 2）丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成乙酰乙酰CoACoA从线粒体内至胞液的运转从线粒体内至胞液的运转丙二酸单酰ACPACP的形成：| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单

20、酰单酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi乙酰CoA 羧化酶生物素脂肪酸合酶系统（脂肪酸合酶系统（fatty acid fatty acid synthasesynthase system system，FASFAS）脂肪酸合成酶系结构模式脂肪酸合成酶系结构模式中央巯基中央巯基外围巯基外围巯基ACPACP乙酰乙酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶 -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶 -羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶脱水酶 -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶 烯脂

21、酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶 SHSHSHSHACP 不同生物体中的不同生物体中的ACP十十分相似：大肠杆菌中的分相似：大肠杆菌中的ACP是一个由是一个由77个氨基个氨基酸残基组成的热稳定蛋酸残基组成的热稳定蛋白质，在它的第白质，在它的第36位丝位丝氨酸残基的侧链上，连氨酸残基的侧链上，连有辅基有辅基4-磷酸泛酰巯基磷酸泛酰巯基乙胺。乙胺。 ACP辅基犹如一个转动辅基犹如一个转动的手臂，以其末端的巯的手臂，以其末端的巯基携带着脂酰基依次转基携带着脂酰基依次转到各酶的活性中心，从到各酶的活性中心，从而发生各种反应。而发生各种反应。 脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构CH2-Ser-ACP

22、HS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺丁酰丁酰CoACoA CH3 CH2CH2C-SACP O CH3COCH2C-SACP SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP| OCH3CSACP乙酰乙酰ACPACP|+-羟丁酰羟丁酰ACPACP脱水酶脱水酶 -酮丁酰酮丁酰ACPACP还原酶还原酶 NAD P+NADPH O OHO-C-CH2C-S-ACP 丙二酸单酰丙二酸单酰-ACP-ACP| OH OCH3-CH-CH2-C-S-ACP-羟丁酰羟丁酰-ACP-ACP| | OCH3CH CH-C-S-ACP=,- -烯丁酰烯丁酰ACPACP|H

23、2O -烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH-酮脂酰ACP合酶软软脂脂酸酸合合成成的的反反应应流流程程CH3CO-SHOOCCH2CO-SSHSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH H2 2O OCOCO2 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 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSH-酮丁酰酮丁酰ACPACPCH3CHCH2CO-SSHOH-羟丁酰羟丁酰ACPACPCH3CH=CHCO-SSH-烯丁酰烯丁酰ACPACPCH3CH2CH2CO-SSH丁酰

24、丁酰ACPACP软脂酸软脂酸（1）线粒体脂肪酸延长酶系: 延长短链脂肪酸，其过程是-氧化逆过程。（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。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二碳单位加入的二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CoACoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoACoACoA CoACoA ACP ACPNADPH NADPH NADPH NADPH NADP

25、HNADPH 不明确不明确(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 、 - -羟葵酰羟葵酰-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 、 - -稀葵酰稀葵酰- -ACPACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的，在继续参入二碳单位，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+ +FADFAD2Fe2Fe去饱和酶去饱和酶RCHRCH2

26、2-CH-CH2 2- -RCHRCHCH-CH-2e2e2e2e2e2e2e2eO O2 2+4H+4H+ +2H2H2 2O O4e4e（黄素蛋白）（黄素蛋白）动：细胞色素动：细胞色素b b5 5植：铁硫蛋白植：铁硫蛋白动植物中不饱和脂肪酸合成的比较动植物中不饱和脂肪酸合成的比较脂肪酸的脂肪酸的氧化和从头合成的异同氧化和从头合成的异同三三酰酰甘甘油油的的生生物物合合成成磷酸甘油转磷酸甘油转酰酰酶酶磷酸甘油转酰酶磷酸甘油转酰酶二酰甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶磷酸酶溶血磷脂酸 磷脂酸二酰甘油 三酰甘油胆固醇3、胆固醇的代谢磷磷脂脂酶酶的的作作用用部部位位磷脂酶磷脂酶 C磷脂酶磷脂酶

27、D磷脂酶磷脂酶 A2磷脂酶磷脂酶 A1磷脂酶磷脂酶BLBL1 1磷脂酶磷脂酶BLBL2 2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酶磷酸酶溶血磷脂酸 磷脂酸二酰甘油 三酰甘油CDP-磷脂酰乙醇胺(乙醇胺) 鞘磷脂(胆碱)HOCHHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2HOCHHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3OCHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺CDP-OCHCDP-OCH2 2CHCH2 2NHNH2 2CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺乙醇胺乙醇胺激酶激酶CTP:CTP:磷酸磷酸乙醇胺胞乙醇胺胞苷转移酶苷转移酶ATPATPADPADPCTPCTPPPiPPi胆碱胆碱激酶激酶ATPATPADPADPOCHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP- OCHCDP- OCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP-CDP-胆碱胆碱CTP:CTP:磷酸磷酸胆碱胞苷胆碱胞苷转移酶转移酶CTPCTPPPiPPiP PP P磷脂酰乙