脂类概念、功能和代谢

1、脂类概念、功能和代谢一、脂类概述1. 概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。2. 分类脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯） 类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂脑磷脂脂质3. 脂类的功能贮藏物质/能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。脂肪组织储存脂肪,约占体重10-20%、 1g脂肪在体内彻底氧化

2、供能约38KJ，而1g糖彻底氧化仅供能16.7KJ.合理饮食 脂肪氧化供能占20-30%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3. 脂类的功能提供给机体必需脂成分（1）必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2）生物活性物质 激素、胆固醇等。生物体结构物质 （1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。 （2）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。

3、用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。1）、 脂类的消化小肠上段是主要的消化场所 脂类微团胆汁酸盐乳化胰脂肪酶、辅脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等混合微团乳化4 脂类的消化吸收在十二指肠下段及空肠上段吸收混合微团扩散小肠粘膜细胞内重新酯化载脂蛋白结合乳糜微粒门静脉肝脏2）、 脂类的吸收血脂与血浆脂蛋白血脂 血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸等。血脂与血浆中的蛋白质结合形成水溶性复合物-血浆脂蛋白。 由肝脏、脂肪细胞及其他组织合成后释 放入血浆；血脂来源：肠道中食物脂类的消化吸收；储存脂肪动员释放入血浆。5

4、血浆脂蛋白进入脂肪组织储存；构成生物膜；氧化供能；转变为其他物质。血脂的去路：二、脂肪的代谢1、脂肪的分解代谢1）甘油的分解 2）脂肪酸的氧化分解（-氧化）饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位C原子发生氧化，碳链在位C原子与位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化.R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH饱和脂肪酸-氧化的实验证据：1904年，的标记实验：实验前提：已知动物体内不能降解苯环实验方案：用苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物 马尿酸苯乙尿酸在高等植物中，乙酰CoA还可以作为生物合成的前体。脂肪酸彻底氧化要三步

5、，一是长链脂肪酸降解为乙酰CoA，该过程要发生脱H氧化；二是乙酰CoA进入TCA循环释放出CO2；三是脱H产生的电子经电子传递链产生ATP。原核细胞脂肪酸的分解在细胞质中进行，真核细胞脂肪酸的分解在线粒体基质中进行。2）脂肪酸的氧化分解（-氧化）脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 反应不可逆H2O2Pi穿膜（脂酰CoA进入线粒体）(限速酶) 脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒

6、体内才能代谢。 在肉碱（carnitine）的协助下。脂肪酸的氧化 长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰CoA，再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。 脂酰CoA的氧化反应过程如下： （1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。（2）加水（水合反应） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。（3）脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子

7、生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。4. 脂肪酸-氧化的能量生成脂肪酸-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。脂肪酸氧化的放能 以软脂酸为例： 1个软脂酰CoA 8个乙酰CoA+7FADH2 TCA +7NADH 8个乙酰CoA 810ATP 7FADH2 71.5=10. 5ATP共产生108ATP，减去脂肪酸活化时消耗的2个ATP，净产生106个ATP。3）不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸

8、的氧化油酸的氧化3顺-2反烯脂酰CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型）少了一次脂酰-CoA脱氢酶的作用，少了1个FADH2多不饱和脂酸的氧化亚油酸的氧化（18碳脂肪酸，含两个不饱和键）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）4）奇数碳脂肪酸的氧化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：（1） 丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。 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。（2） 丙酰CoA转化成乙酰CoA，进入TCA 这条途径在植物、微生物中较普遍。5）脂酸的其它氧化途径

9、-氧化1956年，在植物种子、叶和动物脑、肝中发现，在细胞微粒体中含-氧化必需的-羟酸氧化脱羧酶系。此在降解支链脂肪酸、奇数链脂肪酸、过分长链脂肪酸有重要作用。Cn脂肪酸 -羟脂酸 -酮酸 C(n-1)脂肪酸CO2饱和脂肪酸的-氧化作用（12C以下的脂肪酸） 在动物体内，12碳以上的脂肪酸是通过-氧化进行分解作用；少于12碳的脂肪酸可在微粒体中经-氧化作用分解，其在脂肪酸分解代谢中不占主要地位。 概 念脂肪酸在酶催化下，其碳（末端甲基C）原子发生氧化，先生成-羟脂酸，继而氧化成,-二羧酸的反应过程，称为-氧化。6) 乙 酰 CoA 的 可 能 去 路TCA CO2+H2O+能量糖异生 糖脂肪酸

10、、固醇等合成的原料在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮（酮体）。7）酮体的生成与代谢A、生酮作用：脂肪酸-氧化产生过量的乙酰CoA在肝脏中生成酮体的过程。B、酮体代谢：1）酮体： D- -羟丁酸、乙酰乙酸、丙酮合称酮体。2）病理： 糖尿病人，乙酰乙酸形成速度分解， 血中出现大量酮体。C）肝的作用：肝细胞线粒体中有生酮作用的所有酶， 乙酰CoA时，酮体为肝的正常代谢产物；肝中氧化酮体的酶活低，故酮体入血到肝外组织。 D）酮体的利用：在心、肾、脑、骨骼肌中进行。 乙酰乙酸乙酰乙酰CoA 乙酰CoA -羟丁酸乙酰乙酸 乙酰CoA 丙酮 丙酮酸或乳酸糖异生在这些细胞中，酮体进一步分解成

11、 乙酰CoATCA，产生ATP。肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）E）酮体的作用：1）是肝输出能源的一种形式；2）酮体是小分子，溶于水，可通过血脑屏 障和毛细血管，是肌肉、脑、心、肾的 能源分子； 3）正常血液中，体内可分解之； 饥饿、糖尿病时，脂肪动员，酮体，引 起酮症酸中毒。 脂肪酸的生物合成在肝、脂肪组织、小肠进行。为多步酶促反应，有二种方式：(1）从无到有途径： 全合成途径，在胞质进行；(2）碳链延长途径： 在已有脂肪酸链上加2碳物，酶系在线 粒体和微粒体中。2、脂肪的生物合成a）概述：碳源：乙酰CoA（ 来自-氧化、丙酮酸氧化脱羧、生酮aa）在线粒体中；酶：脂肪酸合成酶系(多功能酶

12、系统)在胞质；NADPH为还原剂脂酰载体蛋白（acyl carrier protein,ACP-SH）：脂肪酸合成时以共价键连接其上。(1)、从无到有途径脂酰载体蛋白（ACP）脂肪酸合成酶系统有7种蛋白质参加反应，以无酶活性的ACP为中心。ACP以磷酸泛酰巯基乙胺为辅基，通过辅基上SH基的酯化，携带脂肪酸合成的中间物从一酶到另一酶的活性中心上。(b）乙酰CoA进入细胞质：乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸，进入胞质后再经裂解酶裂解。(c）乙酰-丙二酰ACP的合成丙二酰CoA的合成：乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。脂肪酸合酶催化的反应脂肪酸合成可分7个步骤：1、启动：乙酰CoA在乙酰CoA：A

13、CP转移酶作用下首先形成乙酰ACP，再将乙酰基转移到酶分子上。 O乙酰CoA+HS-ACP CH3-C-S-ACP+HSCoA O OCH3-C-SACP+HS-合酶 CH3-C-S-合酶 +ACP 2、装载： 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰ACP此步在丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶。3、缩合：CH3-CO-S-合酶 + 丙二酸单酰ACP 缩合酶 CO2 CH3-CO-CH2-CO-S-ACP 乙酰乙酰ACP4、还原 乙酰乙酰ACP+NADPH+H+ -羟丁酰ACP催化该步反应的是-酮酰ACP还原酶。5、脱水 脱水酶-羟丁酰ACP a，-反式-丁烯酰ACP6、还原 a，-反式-丁烯酰ACP +N

14、ADPH +H+ 丁酰ACP7、释放 形成的丁酰ACP再转移到合酶分子上形成丁酰-S-合酶，完成乙酰-S-合酶到丁酰-S-合酶的一次循环，C链增加了两个C单位。丁酰-S-合酶再与丙二酸单酰ACP缩合，再经过还原、脱水和还原形成增加2C的脂酰ACP。 乙酰ACP 乙酰合酶对于动物细胞，形成软脂酰（16C）ACP时，链的延伸就终止，软脂酰ACP在软脂酰ACP硫酯酶作用下，水解形成软脂酸和ACP。以软脂酸合成为例：乙酰CoA4-+7丙二酸单酰CoA5-+14NADPH+20H+ 软脂酸-+7CO2+14NADP+8CoA4-+6H2O7个丙二酸单酰CoA形成的反应式： 7乙酰CoA4-+7CO2+7

15、ATP4-+7H2O 7丙二酸单酰CoA5-+7ADP3-+7pi2-+14H+软脂酸合成的总反应式： 8乙酰CoA4-+7ATP4-+14NADPH+6H+H2O 软脂酸-+14NADP+8CoA4-+7ADP3-+7pi2-NADPH来源于戊糖磷酸途径和“三羧酸转运”。(2)、碳链延长： 在线粒体、内质网中进行；在16C基础上以乙酰CoA、丙二酰CoA为2C供体；反应可看作-氧化逆反应。每次加2C，可至22、24C， 多为18C。脱氢 还原水合 脱水脱氢 还原硫解分裂 缩合丙二酰-脂肪酸合成途径与-氧化的比较1、两条途径发生的场所不同，脂肪酸合成位于细胞质中，脂肪酸的降解发生在线粒体中。2、两条途径都要与载体形成中间体进行合成或分解，降解途径中载体是CoASH；合成途径中的载体是ACP。3、两条途径都有转运机制，合成时所用的转运机制是“三羧酸转运机制”；分解时所用的转运体系是肉碱载体系统。4、脂肪酸合成时，从分子的甲基端开始逐轮加上两个C单位；脂肪酸分解时从羧基端逐轮分解两个C单位。5、脂肪酸合成时NADPH提供还原力，脂肪酸分解时形成FADH2和NADH，它们可进一步生成ATP。6、脂肪酸碳链的加长和去饱和 在动物细胞中，脂肪酸合成在16C软脂酸形成后就停止，更长的脂肪酸和不饱和