生物化学第28章

生物化学第28章第1页/共31页一、脂质

三脂酰甘油在人类的饮食脂肪中，以及作为代谢能量的主要贮存形式中约占90%。脂肪可完全氧化成CO2和H2O，由于脂肪分子中绝大部分碳原子和葡萄糖相比，都处于较低的氧化状态，因此脂肪氧化代谢产生的能量按同等重量计算比糖类和蛋白质要高出2倍以上。第2页/共31页三脂酰甘油的结构1－软脂酰－2,3－二油酰甘油

当3个脂肪酸都是同一种脂肪酸时，称为简单三脂酰甘油，当3个脂肪酸至少有一个不同时，称为混合三脂酰甘油。

各种脂肪酸的名称和结构见上册P83表2-2。三脂酰甘油（三酰甘油）（甘油三酯）第3页/共31页某些天然存在的脂肪酸通俗名系统名简写符号熔点月桂酸n-十二酸12:044.2软脂酸n-十六酸16:063.1花生酸n-二十酸20:076.5棕榈油酸十六碳-9-烯酸（顺）16:1Δ9C-0.5~0.5鳕油酸二十碳-9-烯酸（顺）20:1Δ9C23~23.5亚油酸十八碳-9,12-二烯酸（顺，顺）18:2Δ9C,12C-5α-亚麻酸十八碳-9,12,15-三烯酸（全顺）18:3Δ9C,12C,15C-11花生四烯酸二十碳-5,8,11,14-四烯酸（全顺）20:4Δ5C,8C,11C,14C-49EPA二十碳-5,8,11,14,17-五烯酸（全顺）-54~-53DHA二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯酸（全顺）-45.5~-44.1第4页/共31页食物成分含有的能量成分ΔH（kJ/g干重）糖类16脂肪37蛋白质17第5页/共31页二、脂肪酸的氧化脂肪酸的活化

脂肪酸分解发生于原核生物的细胞溶胶及真核生物的线粒体基质中。脂肪酸在进入线粒体前，必须先与CoA形成脂酰CoA，这个反应是由脂酰CoA合成酶（acyl-CoAsynthetase）催化的。RCOOH+ATP+HS-CoA——→RCOS-CoA+AMP+PPi

无机焦磷酸酶↓

2Pi

第6页/共31页脂酰CoA的合成历程第7页/共31页脂肪酸进入线粒体

短链或中等长度链（10个碳原子以下）的脂酰CoA通过渗透可以容易地通过线粒体内膜，但是更长链的脂酰CoA需要通过特殊机制才能进入线粒体。这个过程需要经过3种不同的酶的作用。

肉碱酰基转移酶Ⅰ

肉碱：脂酰肉碱移位酶肉碱酰基转移酶Ⅱ

第8页/共31页脂肪酸与肉碱结合进入线粒体基质第9页/共31页脂肪酸的β氧化途径第10页/共31页脂肪酸β氧化的总反应式软脂酰－CoA+7FAD+7CoA+7NAD++7H2O→8乙酰－CoA+7FADH2+7NADH+7H+

以16碳的软脂酸为例第11页/共31页线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤2H++1/2H2OH2O步骤3ADPATP第12页/共31页脂酰CoA脱氢酶

脂酰CoA脱氢酶存在于线粒体的基质中，共有3种，分别催化短链、中链、长链脂酰CoA的脱氢反应。脱氢反应的产物FADH2的一对电子先传递给电子传递黄素蛋白（ETF），再经ETF：泛醌氧化还原酶的催化将电子传递给泛醌，进入呼吸电子传递链。

第13页/共31页脂酰CoA氧化产生的FADH2的电子传递第14页/共31页脂肪酸氧化的能量总决算以软脂酸为例

一分子软脂酸经过β氧化产生

8个乙酰CoA，7个NADH，7个FADH2每个乙酰CoA经过柠檬酸循环产生

3个NADH，1个FADH2，1个GTP（ATP）合计

NADH3×8+7=31个

FADH21×8+7=15个

GTP1×8=8个共产生ATP

31×2.5+15×1.5+8=77.5+22.5+8=108个第15页/共31页脂肪酸氧化的能量总决算

以软脂酸为例

这108个ATP减去软脂酸活化时消耗的两个高能键，实际产生106个ATP。

106个ATP贮能为106×30.54=3237kJ软脂酸彻底氧化释放的自由能为9790kJ，故能量转化率为

3237÷9790×100%=33%。

第16页/共31页脂肪酸的α氧化

植烷酸存在于反刍动物的脂肪以及某些食品中，是人膳食中的一个重要组成成分。由于植烷酸C3位上有一个甲基，不能通过正常的β氧化降解，而是利用线粒体中另一个酶脂肪酸α－羟化酶催化α氧化脱羧反应，生成少一个碳原子的降植烷酸，然后就可以按正常的β氧化的方式降解了，其降解产物为3个丙酰CoA，3个乙酰CoA,最后一个降解产物为异丁酰CoA。

第17页/共31页脂肪酸的α氧化植醇植烷酸第18页/共31页脂肪酸的α氧化降植烷酸第19页/共31页脂肪酸的ω氧化

在鼠肝微粒体中观察到一种较少见的脂肪酸氧化途径，这个途径使中长链和长链脂肪酸通过末端甲基的氧化，生成二羧酸，两端的羧基都可以与CoA结合，从两端进行β氧化。

催化ω氧化的酶是依赖细胞色素P450的单加氧酶，反应还需要NADPH和O2参与。第20页/共31页脂肪酸的ω氧化第21页/共31页四、酮体乙酰CoA的代谢结局

在肝脏线粒体中脂肪酸降解生成的乙酰CoA可以有几种去向。最主要的是进入柠檬酸循环彻底氧化；第二是作为类固醇的前体，合成胆固醇；第三是作为脂肪酸合成的前体，合成脂肪酸；第四是转化为乙酰乙酸、D－β－羟丁酸和丙酮，这3种物质称为酮体（ketonebodis）。

第22页/共31页肝脏中酮体的形成

在肝脏线粒体中，决定乙酰CoA去向的是草酰乙酸，它带动乙酰CoA进入柠檬酸循环。但在饥饿或糖尿病情况下，草酰乙酸参与糖异生，乙酰CoA难以进入柠檬酸循环，这有利于乙酰CoA进入酮体合成途径。在动物体内，乙酰CoA不能转变成葡萄糖，在植物中可以。

第23页/共31页酮体的合成Ⅰ第24页/共31页酮体的合成Ⅱ第25页/共31页酮体的合成Ⅲ第26页/共31页酮病的产生

严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体内可产生大量的乙酰乙酸，其原因是饥饿状态和胰岛素水平过低都会耗尽体内的糖的贮存，肝外组织不能从血液中获取充分的葡萄糖，为了获取能量，肝中的葡糖异生作用就会加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同样加速，同时动员蛋白质的分解。脂肪酸氧化加速产生出大量的乙酰CoA，葡糖异生作用又使草酰乙酸耗尽。在此情况下，乙酰CoA转向生成酮体。第27页/共31页酮病的症状①