动物生物化学脂类代谢

动物生物化学脂类代谢动物生物化学脂类代谢第1页本章主要内容：

脂类生理功效脂肪分解代谢脂肪合成代谢脂肪代谢调整类脂代谢脂类在体内转运

动物生物化学脂类代谢第2页1、脂类生理功效

动物机体脂类（lipids）分为脂肪和类脂两大类脂肪指甘油三酯（Triglyceride,TG)，主要是储脂类脂是指除脂肪以外其它脂类，包含磷脂、糖脂、胆固醇及其酯（是组织脂主要成份），还有其它脂溶性分子动物生物化学脂类代谢第3页

脂肪氧化分解为动物机体提供能量起源，脂肪也是动物贮能方式，其储量与营养情况相关.

脂肪还有抵抗严寒和固定保护内脏作用类脂是细胞膜组成成份，也称组织脂，其组成与营养情况无关一些脂类分子是主要生理活性分子如必需脂肪酸（essentialfattyacids）为多不饱和脂肪酸，动物机体本身不能合成，须从食物中摄取，如亚油酸（18：2），亚麻油酸（18：3）和花生四烯酸（20：4）等。能够转变为细胞膜成份，以及前列腺素，白三烯和血栓素等活性分子。肌醇磷脂、甘油二酯等又是第二信使。动物生物化学脂类代谢第4页2、脂肪分解代谢2.1脂肪动员(adipokineticaction）

脂肪组织中脂肪在激素敏感脂酶作用下水解为脂肪酸和甘油并释放入血液供其它组织利用过程。激素敏感脂酶受各种激素调控，胰岛素下调，肾上腺素与胰高血糖素上调激素敏感脂酶活性。

动物生物化学脂类代谢第5页2.2甘油分解

按糖代谢路径进行分解注意，甘油必须从脂肪组织中转运到肝脏分解，因为催化甘油磷酸化甘油激酶为肝脏、肾中特有上述反应过程中，实线为甘油分解，虚线为甘油合成。动物生物化学脂类代谢第6页babaFA分解氧化是从羧基端β-碳原子，碳链逐次断裂下一个2C单位2.3、脂肪酸分解代谢

Knoop试验用苯环标识末端偶数或奇数脂肪酸饲喂狗，然后分析其尿中代谢产物动物生物化学脂类代谢第7页2.3.1脂肪酸β-氧化

脂肪酸分解氧化发生在β-碳原子上，每次降解生成一个乙酰CoA和比原来少两个碳原子脂酰CoA,如此循环往复。乙酰CoA经过三羧酸循环彻底氧化分解并释放能量。脂肪酸β氧化在线粒体基质中进行。动物生物化学脂类代谢第8页

脂肪酸活化——生成脂酰CoA

以16个碳原子偶数饱和脂肪酸——软脂酸（又称棕榈酸）为例

RCH2CH2CH2COOH（16：0）+HSCoA+ATP

RCH2CH2CH2CO-ScoA+AMP+PPi

催化该反应酶为脂酰CoA合成酶（硫激酶），注意消耗了一个ATP分子中2个高能键

动物生物化学脂类代谢第9页

转移——从胞液到线粒体动物生物化学脂类代谢第10页

脱氢、加水、脱氢、硫解循环往复

动物生物化学脂类代谢第11页以软脂酸为例能量计算软脂酸（16：0）+8HSCoA+7NAD+7FAD+7H2O

8乙酰CoA+7NADH2+7FADH2

8乙酰CoA80ATP7NADH217.5ATP7FADH210.5ATP

总计=108-2=106ATP（注意：-2

）动物生物化学脂类代谢第12页

-氧化：在动物体中，C10或C11脂肪酸碳链末端碳原子（-碳原子）能够先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，能够从分子任何一端进行-氧化，最终生成琥珀酰CoA可直接进入TCA。如海洋微生物降解污染石油。

-氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可深入脱羧、氧化转变成少一个碳原子脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参加。2.3.2其它氧化方式动物生物化学脂类代谢第13页2.4、不饱和脂肪酸分解有两个酶是必需：烯脂酰CoA异构酶催化双键从顺式转变为反式羟脂酰CoA差向酶催化羟基从D（-）转变为L（+）

动物生物化学脂类代谢第14页2.5、奇数脂肪酸代谢

——在反刍动物二分之一以上血糖来自丙酸异生作用.动物生物化学脂类代谢第15页

酮体（ketonebody）是一类小分子有机酸，是脂肪酸在肝中分解氧化时产生特有中间代谢物，有乙酰乙酸（也有称β-酮丁酸）、β-羟丁酸和丙酮。在肝脏中由乙酰CoA缩合生成，在肝外组织，如脑、心、骨骼肌中利用。乙酰乙酸，30%丙酮，微量-羟丁酸,70%2.6、酮体生成与利用动物生物化学脂类代谢第16页生酮作用（ketogenesis）场所：肝脏线粒体原料：乙酰COA关键酶：β-羟-β-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（肝中）动物生物化学脂类代谢第17页解酮作用（ketolysis）因为肝内缺乏分解酮体所需要硫激酶，酮体分解须在肝外组织中进行（转硫酶作用相当于硫激酶），最终转变成乙酰CoA进入三羧酸循环路径氧化供能。脱氢酶琥珀酰CoA转硫酶硫解酶β-羟丁酸乙酰乙酸乙酰CoA动物生物化学脂类代谢第18页酮体生理意义与酮病（ketosis）

肌肉组织对脂肪酸利用是有限，而酮体分子小，水溶性，是易于利用能源分子。如心肌、肾皮质、长时间运动中骨骼肌都能够利用酮体。大脑不能直接利用脂肪酸。饥饿引发血糖水平降低时，大脑转而利用酮体以降低对葡萄糖依赖。过多脂肪摄入，长久饥饿，葡萄糖供给短缺（常见于高产乳牛，妊娠期母畜等），造成脂肪大量动员，产生过量乙酰CoA，可缩合成酮体。在糖尿病人，首先糖大量损失，另首先因为草酰乙酸转入异生路径而使三羧酸循环不畅，糖不能有效氧化，促进乙酰CoA累积和酮体合成。其结果是酮体在血液中浓度增加，当超出肝外组织利用能力时，引发酮血、酮尿等，以至酸中毒。动物生物化学脂类代谢第19页甘油起源

糖代谢中间产物磷酸二羟丙酮能够还原成3-磷酸甘油脂肪酸起源

由乙酰CoA为原料，在胞液中进行，乙酰CoA首先应从线粒体转运到胞液，由脂肪酸合成酶系催化合成。3、脂肪合成代谢动物生物化学脂类代谢第20页乙酰CoA转运——从线粒体到胞液①酵解②丙酮酸脱氢酶系③柠檬酸合酶④柠檬酸裂解酶⑤苹果酸脱氢酶⑥苹果酸酶(以NADP+为辅酶苹果酸脱氢酶)⑦丙酮酸羧化酶⑧乙酰CoA羧化酶“柠檬酸-丙酮酸路径”(准备原料)动物生物化学脂类代谢第21页合成丙二酸单酰CoA

在脂肪酸合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA（3C单位），这需要CO2参加。反应以下：

这个反应是脂肪酸合成路径限速反应，乙酰CoA羧化酶需柠檬酸激活，可被长链脂酰CoA抑制,生物素作为辅酶,消耗ATP(2C供体是个3C单位)动物生物化学脂类代谢第22页

脂肪酸合成多酶复合体系

(包含7个酶和一个脂酰基载体蛋ACP)1

脂酰基转移酶2

丙二酸单酰-ACP酰基转移酶3

酮脂酰-ACP合成酶（-SH）4

酮脂酰-ACP还原酶5

羟脂酰-ACP脱水酶6

烯脂酰-ACP还原酶7

硫酯酶

脂酰基载体蛋白ACP（-SH）ACP活性臂结构与CoA相同动物生物化学脂类代谢第23页①乙酰CoA-ACP酰基转移酶②丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶)④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶脂肪酸合成过程乙酰CoA作起始物丙二酸单酰CoA

作为2C供体动物生物化学脂类代谢第24页

脂肪酸合成能够简述以下：合成起始物为乙酰CoA，与丙二酸单酰CoA（3C单位）提供乙酰基缩合（同时释CO2），使其烃链延长2个碳原子，经过还原-脱水-还原循环往复，脂肪酸烃链不停延长。在这个过程中，脂酰基主要与ACP巯基相连，最终在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰CoA。动物生物化学脂类代谢第25页

软脂酸合成总反应

注意：反应所需要大量NADPH有两个起源，8个来自乙酰CoA转运时转氢反应，6个来自磷酸戊糖路径8乙酰CoA+14NADPH+H+7ATP+H2O

棕榈酸+8HSCoA+14NADP++7ATP+7Pi注意比较脂肪酸合成过程与β-氧化过程在酶、辅酶、脂酰基载体、激活剂和抑制剂，细胞定位等异同动物生物化学脂类代谢第26页

在哺乳动物，脂肪酸合成酶复合体系是含有７种酶活性和ACP功效并由一个基因编码肽链，分子量250kD,两条相同肽链形成二聚体。合成脂肪酸反应由两条肽链协同进行。

动物生物化学脂类代谢第27页不饱和脂肪酸形成

动物细胞脂肪酸去饱和在微粒体系统，有脂肪酸△4

，△5，△8

，△9脱饱和酶，但缺乏△9以上脱饱和酶。动物体内主要不饱和脂肪酸是油酸（18：1）和棕榈油酸（16：1）硬脂酸脱饱和动物生物化学脂类代谢第28页脂肪酸烃链延长微粒体系统（内质网系）

类似于软脂酸合成以软脂酸为基础,以丙二酸单酰CoA为２C供体,以CoA为酰基载体,NADPH供氢,经缩合、还原、脱水、再还原,循环往复，延长C18-C24脂肪酸线粒体

类似于β－氧化逆过程以软脂酰CoA为基础,以乙酰CoA为２C供体,以CoA为酰基载体,NADPH供氢,经缩合、还原、脱水、再还原,循环往复，延长C24-C26脂肪酸动物生物化学脂类代谢第29页在脂肪组织合成内源TG

甘油二脂路径脂肪合成两条路径注意:脂肪中甘油起源于糖分解代谢动物生物化学脂类代谢第30页在小肠黏膜中合成外源TG

甘油一脂路径动物生物化学脂类代谢第31页葡萄糖/脂肪酸循环

(肌肉)甘油三酯/脂肪酸循环

(脂肪组织)4、脂肪调整动物生物化学脂类代谢第32页脂肪酸在肝中主要代谢路径动物生物化学脂类代谢第33页

磷脂包含甘油磷脂，鞘磷脂等，其功效主要是细胞膜组成成份，参加脂类在体内运输，磷脂一些代谢物是细胞信号传导第二信使。在动物各种组织中都有磷脂合成和分解代谢，肝中尤其活跃。代表性甘油磷脂有：卵磷脂（胆碱磷脂）、脑磷脂（胆胺磷脂），代表性鞘磷脂有神经鞘磷脂

5、类脂代谢

5.1、磷脂代谢动物生物化学脂类代谢第34页主要甘油磷脂脑磷脂卵磷脂动物生物化学脂类代谢第35页

甘油磷脂合成注意:磷脂酸是合成甘油磷脂主要中间体活性胆胺活性胆碱动物生物化学脂类代谢第36页

甘油磷脂分解动物生物化学脂类代谢第37页胆固醇分子结构胆固醇胆固醇酯

5.1、胆固醇生物合成与代谢转变动物生物化学脂类代谢第38页胆固醇生物合成HMGCoA还原酶27C4C2C6C5C15C30C动物生物化学脂类代谢第39页70%-80%胆固醇由肝脏合成，少许由小肠合成。合成胆固醇场所是胞液微粒体个别，原料是乙酰CoA。合成一个分子胆固醇需要18分子乙酰CoA，并由柠檬酸-丙酮酸循环和磷酸戊糖路径提供10分子NADPH，期间形成焦磷酸酯中间物和脱去二氧化碳。

HMGCoA还原酶是路径关键酶，受胆固醇反馈抑制。

动物生物化学脂类代谢第40页胆固醇在动物体内转化

胆固醇母核-环戊烷多氢菲难以分解，但可其侧链可以氧化、还原和降解转变为生理活性分子。转变为胆汁酸是胆固醇代谢主要去路有胆酸、脱氧胆酸、鹅胆酸、牛黄胆酸、甘氨胆酸等，作为表面活性剂，促进脂类消化吸收。转变成类固醇激素在肾上腺皮质球状带、束状带和网状带细胞合成睾丸酮、皮质醇和雄激素；睾丸间质细胞合成睾丸酮；卵巢卵泡内膜细胞及黄体合成雌二醇和孕酮。转化为7-脱氢胆固醇经紫外线照射转变为维生素D3动物生物化学脂类代谢第41页6.1、血脂

甘油三酯，卵磷脂，胆固醇及其酯自由脂肪酸（FFA）6.2、血脂运输方式——脂蛋白（lipoprotein）载脂蛋白与甘油三酯、卵磷脂、胆固醇及其酯形成复合体，有最少4种形式。FFA-清蛋白复合物是自由脂肪酸运输形式。6、类脂在动物体内转运动物生物化学脂类代谢第42页6.3、脂蛋白（lipoprotein）结构图动物生物化学脂类代谢第43页载脂蛋白（Apolipoprotein,Apo）是脂蛋白中运输脂类关键成份特点：含有双性α-螺旋结构种类：A、B、C、D、E五类，有20余种。功效：