人卫版-脂质代谢(简约)

1、第10章 脂类代谢metabolism of lipids本章主要内容脂质的酶促水解脂质的酶促水解三酰甘油的分解代谢（三酰甘油的分解代谢（重点：脂肪酸的重点：脂肪酸的氧化氧化）三酰甘油的合成代谢（三酰甘油的合成代谢（重点：脂肪酸的生物合成重点：脂肪酸的生物合成） 生物体内的脂类生物体内的脂类脂类脂类的分布脂类脂类甘油三酯甘油三酯类脂类脂分布：脂库分布：脂库储存脂（可变脂）储存脂（可变脂）分布：各种生物膜分布：各种生物膜基本脂（固定脂）基本脂（固定脂）lipidstriacylglycerollipoid（磷脂、胆固醇（酯）等磷脂、胆固醇（酯）等）脂类的生理功能n脂肪脂肪( (fat)fat)储

2、能和供能储能和供能防止散热保持体温防止散热保持体温保护固定内脏保护固定内脏提供必需脂肪酸提供必需脂肪酸有助于脂溶性维生素的吸收有助于脂溶性维生素的吸收n类脂类脂lipoidlipoid各种生物膜的重要组分各种生物膜的重要组分甘油三酯的分解代谢脂肪动员脂肪动员甘油（甘油（glycerol) 脂肪酸脂肪酸(fatty acid)CO2+H2O +ATP糖糖 原原CO2+H2O +ATP-氧化氧化乙酰乙酰CoA（肝）（肝）酮体酮体（肝外）（肝外）一、三酰甘油的酶促降解甘油三酯甘油三酯甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸脂肪酶脂肪酶(lipase)TGTG脂肪酶脂肪酶DG +HOOC-R1DGDG脂肪酶脂肪酶MG

3、 +HOOC-R2MGMG脂肪酶脂肪酶甘油甘油 + HOOC-R3激素敏感脂肪酶（激素敏感脂肪酶（HSL）脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解磷脂的酶促水解R2-C-O-CHOCH2O-C- R1CH2O-PXOOOH磷脂酶A1（B1）磷脂酶A2（B2）磷脂酶C磷脂酶D二、三酰甘油的分解代谢 （一）甘油(glycerol)的氧化葡萄糖葡萄糖或糖原或糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoACOCO2 2+H+H2 2O O甘油激酶甘油激酶（二）脂肪酸- 氧化脂肪酸的活化脂肪酸的活化（胞液）（胞液）脂酰脂酰CoACoA进入进入线粒体线粒体脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化（线粒体）（线粒体）乙酰乙酰CoACoA进入三

4、羧酸循环彻底氧化进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）（线粒体）-氧化作用的概念及试验证据 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狗用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验的实验结果，推导出了-氧化学说。 脂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，碳链逐次断裂，碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，既乙酰每次断下一个二碳单位，既乙酰CoACoA，该过程称作该过程称作-氧化。氧化。- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-COOH-COOH- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2)

5、)2n2n-COOH-COOH- -COOHCOOH（苯甲酸）苯甲酸）- -CHCH2 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：RCOOHRCOOH+HSCoAHSCoARCoRCoSCoASCoA脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶ATPATPAMP+PPiAMP+PPi2 2PiPi1、脂肪酸的活化RCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA+ AMPn在线粒体外生成的脂酰在线粒体外生成的脂酰CoACoA需进入线粒体需进入线

6、粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉肉碱（肉毒碱）碱（肉毒碱）携带，借助于两种携带，借助于两种肉碱脂肪肉碱脂肪酰转移酶（酶酰转移酶（酶和酶和酶）催化的移换反应催化的移换反应才能完成。其中才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶肉碱脂肪酰转移酶是脂是脂肪酸肪酸-氧化的关键酶氧化的关键酶。HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3 2、脂肪酸转入线粒体肉毒碱肉毒碱(3-羟基羟基-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 N+(CHN+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO

7、- COO-肉毒碱肉毒碱酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱 O OR-CR-C N+(CHN+(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-CoAR-C-S-CoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHADP+PPiADP+PPiCoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-CoAR-C-S-CoA-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体肉毒碱脂酰转移酶肉毒碱脂酰转移酶肉毒碱脂酰转移酶肉毒碱脂酰转移酶短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。1010碳以上的脂酰碳以上的

8、脂酰CoACoA不能透过不能透过线粒体内膜线粒体内膜3、脂肪酸的-氧化n脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化作用是指脂肪酸在氧化分氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的 - -位，位，即脂肪酸碳链的断裂方式是即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除每次切除2 2个碳个碳原子。原子。n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。n脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化在线粒体中进行氧化在线粒体中进行脱氢脱氢再脱氢再脱氢水化水化硫解硫解脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶-羟脂酰羟脂酰Co

9、ACoA脱氢酶脱氢酶水化酶水化酶硫解酶硫解酶-氧化的生化历程氧化的生化历程RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH + H+RCH2C CH COSCoAORCH2COSCoA CH3COSCoACoA SH+硫解酶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 -氧化过程在线粒体基质内进行；氧化过程在线粒体基质内进行； -氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化为一

10、循环反应过程，由脂肪酸 氧化酶系催化，反应不可逆；氧化酶系催化，反应不可逆； 需要需要FADFAD，NADNAD，CoACoA为辅助因子；为辅助因子； 每循环一次，生成每循环一次，生成一分子一分子FADHFADH2 2，一分子一分子NADHNADH，一分子乙酰一分子乙酰CoACoA一分子减少两个碳原子的脂酰一分子减少两个碳原子的脂酰CoACoA。 软脂酸共需进行次-氧化，最终完全分解为分子乙酰辅酶A78* -氧化中的能量转变（以软脂酸为例）乙酰乙酰CoACoA三羧酸循环三羧酸循环COCO2 2 + H + H2 2O OCH3CoSCoA彻底氧化奇数碳原子的脂肪酸： 经经-氧化产生氧化产生若干

11、分子的乙酰辅酶若干分子的乙酰辅酶A和和一分子丙酰辅酶一分子丙酰辅酶A。-氧化中的能量转变（以1mol软脂酸为例）（47）+（108）- 2 = 106mol ATP1.5 ：FADH22.5：NADH乙酰辅酶A经三羧酸循环产生的ATP数？次-氧化？分子乙酰辅酶A消耗？1mol软脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水时，可释放出能量9790.56kJ。 由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量利用率:30.541069790.56100%=33.1%，ATPATP的生成（偶数碳脂肪酸）的生成（偶数碳脂肪酸）n n2 21 1（） 4 4+ +2 2n n1 10 02 2-氧化的次数氧化的次数生成的乙酰

12、生成的乙酰CoA数数脂肪酸活化脂肪酸活化消耗的消耗的ATP数数(三)、脂肪酸的-氧化长链脂肪酸单氧酶-羟脂酸脱氢酶-酮酸CO2比原来少一个碳原子数的脂肪酸(四)、脂肪酸的-氧化脂肪酸-羟脂酸 、 二羧酸-氧化（五）酮体的生成和利用 酮体：酮体：脂肪酸在肝中不彻底氧化产生的脂肪酸在肝中不彻底氧化产生的 乙酰乙酸乙酰乙酸 - -羟丁酸羟丁酸 丙酮丙酮 原料：原料：乙酰乙酰CoACoA 部位：部位：肝（线粒体）肝（线粒体）乙酰-CoA的代谢结局进入柠檬酸循环；合成固醇类；合成脂肪酸；合成酮体。n当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草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酰乙酸将所有

13、的乙酰CoACoA带入带入TCATCA循环。在肝循环。在肝脏中脂肪酸经氧化分解生成脏中脂肪酸经氧化分解生成乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮三种中间代谢产物，统称为酮体体。CHCH3 3COCHCOCH2 2COOH COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH3 3CH(OH)CHCH(OH)CH2 2COOH -COOH -羟丁酸羟丁酸 CHCH3 3COCHCOCH3 3 丙酮丙酮乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮-羟丁酸羟丁酸key enzyme羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA（HMGCoA） -羟羟丁丁酸酸 NAD+ NADH+H+ HSCoA + AT

14、P 乙乙酰酰乙乙酸酸 琥琥珀珀酰酰 CoA 乙乙酰酰乙乙酸酸硫硫激激酶酶 琥琥珀珀酰酰 CoA 转转硫硫酶酶 AMP + PPi 乙乙酰酰乙乙酰酰 CoA 琥琥珀珀酸酸 硫硫解解酶酶 2乙乙酰酰 CoA 三三羧羧酸酸循循环环 -羟羟丁丁酸酸脱脱氢氢酶酶 心、肾、脑、心、肾、脑、骨骼肌细胞骨骼肌细胞心、肾、心、肾、脑细胞脑细胞酮体的氧化酮体的氧化(1) (1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；一种形式；(2) (2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。器官提供必要的能源。 酮体生成及利用的生理意义

15、酮体生成及利用的生理意义酮体生成及利用的生理意义酮体生成及利用的生理意义 饥饿、糖尿病时饥饿、糖尿病时脂肪动员加强脂肪动员加强酮体生成过多，超出肝外组织利用能力酮体生成过多，超出肝外组织利用能力酮血症酮血症(ketonemia)酮尿症酮尿症(ketonuria)酮症酸中毒等酮症酸中毒等 酮体是脑组织的重要酮体是脑组织的重要能源物质能源物质酮体记忆口诀n酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加-羟丁酸， 生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能供。 酮体主要在肝脏中生成，但肝脏中缺少分解酮体的酶，酮体转运至肝外组织被利用 甘油三酯甘油三酯（肝脏、脂肪组织）（肝脏、

16、脂肪组织）磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸甘油的磷酸化甘油的磷酸化乙酰乙酰CoA 糖代谢糖代谢磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮三、三酰甘油的合成代谢软脂酸的合成原料：原料：乙酰乙酰CoACoA、NADPHNADPH、ATPATP部位：部位：胞液胞液柠檬酸柠檬酸- -丙酮酸循环：丙酮酸循环：1、合成的原料和部位、合成的原料和部位（三羧酸转运系统）（三羧酸转运系统）线粒体：乙酰线粒体：乙酰CoA胞液：乙酰胞液：乙酰CoA（一）胞浆中饱和脂肪酸的“从头合成”柠檬酸-丙酮酸循环1、乙酰辅酶A的转运2、乙酰CoA的活化CH3-CoSCoA + CO2乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶生物素生物素 MnMn2+2+HO

17、OC-CH2-COSCoAATPADP+Pikey enzyme乙酰乙酰CoA丙二酰丙二酰CoA3、软脂酸（16C）生物合成脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系是由是由一条多肽链构成的多功能一条多肽链构成的多功能酶，酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个脂脂酰基载体蛋白（酰基载体蛋白（ACPACP）和和7 7个活性酶的催化部位个活性酶的催化部位。 一个多肽链上具有一个多肽链上具有7 7种种酶活性，依次重复进行酶活性，依次重复进行缩合、还原、脱水、再还原缩合、还原、脱水、再还原的过程合成软脂酸的过程合成软脂酸乙酰辅酶A+酰基载体蛋白ACP乙酰ACP丙二酰AC

18、P+辅酶A丙二酰辅酶A软脂酸合成过程缩合缩合还原还原脱水脱水再还原再还原乙酰乙酰乙酰乙酰ACP丙二酰丙二酰ACP乙酰乙酰ACPACP-羟丁酰羟丁酰-ACP,-烯丁酰烯丁酰ACP丁酰丁酰ACP7HOOCCH2COSCoA + CH3COSCoA + 14NADPH + 14H+脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系CH3（CH2）14COOH + 7CO2 + 14NADP+ + 8HSCoA + 6H2O丙二酰丙二酰CoA(acetyl CoA)软脂酸合成的总反应软脂酸合成的总反应软脂酸软脂酸脂肪酸合成总结脂肪酸合成总结1 1、原料为乙酰、原料为乙酰CoACoA，直接产物是软脂酸，合成一分直接产物是软脂

19、酸，合成一分 子软脂酸，需七分子丙二酸单酰子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoACoA和一分子乙和一分子乙 酰酰CoACoA；2 2、经柠檬酸、经柠檬酸- -丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙 酰酰CoACoA运至胞液。运至胞液。3 3、1mol1mol乙酰乙酰CoACoA直接参与脂肪酸的合成，其余直接参与脂肪酸的合成，其余 7 7molmol乙酰乙酰CoACoA羧化成丙二酸单酰羧化成丙二酸单酰CoACoA4 4、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成 一分子软脂酸，重复一分子软脂酸，重复4 4步进行碳链延长反应，步进行碳链

20、延长反应， 需消耗需消耗2323分子分子ATPATP（1616分子用于转运，分子用于转运，7 7分子分子 用于活化）。用于活化）。5 5、需、需1414分子分子NADPHNADPH作为供氢体，作为供氢体，6 6分子分子NADPHNADPH 来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，8 8分子分子 NADPH NADPH来自于柠檬酸丙酮酸转运，所以脂肪来自于柠檬酸丙酮酸转运，所以脂肪 酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。6 6、脂肪酸合酶系的结构（、脂肪酸合酶系的结构（多功能酶多功能酶、脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白（ACP）、7种酶活性种

21、酶活性）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不饱和脂肪酸的合成 动物组织很容易在脂肪酸的9部位引入双键，但不能在脂肪酸链的9双键与末端甲基间再引入双键 ，因此不能合成具有多个双键的脂肪酸（必须脂肪酸）。 （二）磷酸甘油的合成CH2-OHC=OCH2-O-P3-3-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶CH2-OHCH-OHCH2-O- PNADH+H+NAD+CH2-OHCH-OHCH2-OH甘油激酶甘油激酶ATPADP磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮glycerol甘油甘油主要来自糖代谢主要来自糖代谢甘油的磷酸化甘油的磷酸化CH2OHCHOHCH2-O- P-磷酸甘油脂酰基

22、转移酶磷酸甘油脂酰基转移酶CH2-O-C-R1O=CH-O-C-R2O=CH2-O- P磷脂酸磷酸酶磷脂酸磷酸酶Pi2RCOSCoA2HSCoAH2OCH2-O-C-R1O=CH-O-C-R2O=CH2-OH脂酰基转移酶脂酰基转移酶CH2-O-C-R1O=CH-O-C-R2O=CH2-O-C-R3O=RCOSCoAHSCoA磷酸甘油磷酸甘油磷脂酸磷脂酸甘油二酯甘油二酯甘油三酯甘油三酯（三）甘油三酯的合成 部位：肝、脂肪组织部位：肝、脂肪组织脂类代谢紊乱高脂血症（高脂蛋白血症）高脂血症（高脂蛋白血症）动脉粥样硬化动脉粥样硬化肥胖症肥胖症高脂血症空腹血脂浓度持续高于正常空腹血脂浓度持续高于正常主要是血浆胆固醇及甘油三酯含量超过正常主要是血浆胆固醇及甘油三酯含量超过正常原发性：遗传基因缺陷、家族史、肥胖等原发性：遗传基因缺陷、家族史、肥胖等继发性：糖尿病、肾病、甲状腺功能减退等继发性：糖尿病、肾病、甲状腺功能减退等易引起心血管疾病易引起心血管疾病动脉粥样硬化 血浆胆固醇血浆胆固醇动脉血管动脉血管粥样斑块粥样斑块沉积沉积官腔狭窄官腔狭窄动脉内皮细胞损伤动脉内皮细胞损伤冠心病冠心病控制饮食、适当运动、服降脂药控制饮食、适当运动、服降脂药肥胖症n肥胖症：肥胖症：全身性脂肪堆积过多，导致体内一系