生物化学与分子生物学：12-脂质代谢

第12章脂质代谢第12章脂质代谢脂质的消化、吸收和转运脂肪的分解代谢酮体的代谢脂肪的合成代谢膜脂的代谢胆固醇的代谢第一节脂质的消化吸收和转运脂质的消化脂质的吸收脂质的转运脂质脂肪类脂甘油三酯/三酯酰甘油固醇及其酯磷脂糖脂脂质是不溶于水而易溶于有机溶剂、并能为机体利用的一类有机化合物。第一节脂质的消化吸收和转运一、脂质的消化第一节脂质的消化吸收和转运一、脂质的消化脂质不溶于水在胆汁酸盐的作用下乳化成细小微团第一节脂质的消化吸收和转运一、脂质的消化胆汁和胰液均分泌进入十二指肠是脂质消化的主要场所第一节脂质的消化吸收和转运一、脂质的消化脂质的水解酶脂肪酶辅脂肪酶（colipase）胆固醇酯酶磷脂酶第一节脂质的消化吸收和转运二、脂质的吸收脂质的消化产物游离脂肪酸胆固醇2-单酰甘油甘油磷脂（少量）空肠、回肠黏膜的上皮细胞胆汁乳化被动扩散前糜微粒(含三脂酰甘油)乳糜微粒细胞间液小肠黏膜细胞淋巴系统血液第一节脂质的消化吸收和转运三、脂质的转运脂质在血浆中与蛋白质结合成复合体运输游离脂肪酸与清蛋白结合运输甘油三酯与胆固醇酯在体内与血浆中的一类特殊的运载蛋白——载脂蛋白结合，以脂蛋白形式运输脂蛋白密度/(g·cm-3)颗粒直径/nm脂质蛋白质功能CM<0.96100～50098%(主要为TG)2%运输外源性的TG到体内

VLDL（前β-脂蛋白）0.95～1.00630～8091%(主要为TG)8～12%运输内源性的TGLDL（β-脂蛋白）1.006～1.06318～2875%(主要为胆固醇和胆固醇酯)25%

运输内源性胆固醇HDL（α-脂蛋白）1.063～1.215～1550%（主要为磷脂、胆固醇）50%吸收周围细胞的胆固醇，对脂蛋白酯酶、卵磷脂一胆固醇酰基转移酶有激活作用第一节脂质的消化吸收和转运三、脂质的转运第二节脂肪的分解代谢脂肪的动员甘油的命运脂肪酸的氧化第二节脂肪的分解代谢一、脂质的动员储存在动物脂肪组织中的甘油三酯在组织脂肪酶的作用下，逐步水解为游离脂肪酸及甘油并释放入血，供其他组织摄取和利用的过程。肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素第二节脂肪的分解代谢一、脂质的动员肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素脂解激素抗脂解激素第二节脂肪的分解代谢胰岛素、前列腺素E2第二节脂肪的分解代谢二、甘油的命运脂肪动员时释放出的甘油可直接溶于血浆而运输至肝、肾、肠等组织中肝、肾、肠糖代谢途径脂肪组织和骨骼肌中的活性较低第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化1.脂肪酸β-氧化学说1904年德国化学家Knoop发现2.脂肪酸的活化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化细胞质中进行脂酰CoA合成酶2.脂肪酸的活化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化脂酰CoA合成酶存在于内质网和线粒体外膜存在于线粒体基质中可催化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸活化可催化具有4~10个碳原子的中、短链脂肪酸的活化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化3.脂酰CoA的转运第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化3.脂酰CoA的转运肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶Ⅱ肉碱-脂酰肉缄转移酶4.脂酸的β-氧化反应历程第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化

脂酰基的氧化

加水

脱氢

硫解第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化——脂酰基的氧化4.脂酸的β-氧化反应历程反式△2-烯脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶——加水4.脂酸的β-氧化反应历程第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化烯脂酰CoA水合（化）酶L(+)-β-羟脂酰CoA——脱氢4.脂酸的β-氧化反应历程第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化β-羟脂酰CoA脱氢酶β-酮脂酰CoA——硫解4.脂酸的β-氧化反应历程第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化硫解酶4.脂酸的β-氧化反应历程第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化

脂肪酸活化：-2ATP

一轮β-氧化：

1FADH2，1NADH，1乙酰CoA5.脂酸β-氧化所产生的能量第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化(1.5ATP)(2.5ATP)(TCAcycle:10ATP)问题：棕榈酸（i.e.软脂酸C15H31COOH）彻底氧化产生多少ATP6.奇数碳原子脂酸的氧化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化奇数FAnCH3COSCoACH3CH2COSCoAβ-OX甲基丙二酸单酰CoA途径或-羟丙酸支路6.奇数碳原子脂酸的氧化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化甲基丙二酸单酰CoA途径丙酰CoA羧化酶甲基丙二酸单酰CoA差向酶甲基丙二酸单酰CoA变位酶6.奇数碳原子脂酸的氧化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化6.奇数碳原子脂酸的氧化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化-羟丙酸支路TCA第二节脂肪的分解代谢7.不饱和脂酸的氧化三、脂肪酸氧化单不饱和脂酸的氧化多不饱和脂酸的氧化单不饱和脂酸的氧化第二节脂肪的分解代谢7.不饱和脂酸的氧化三、脂肪酸氧化烯脂酰CoA异构酶——多不饱和脂酸的氧化7.不饱和脂酸的氧化第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化8.脂酸的其他氧化途径第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化α-氧化ω-氧化——α-氧化首先在植物中观察到，后来在动物组织，特别是脑、肝组织中也存在α-氧化。R－COOH＋

CO2RCH2COOHαRCH－COOHαOH要点8.脂酸的其他氧化途径第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化存在——α-氧化8.脂酸的其他氧化途径第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化意义带甲基的支链FA、奇数FA或过长的长链FA例:叶绿素水解叶绿醇氧化植烷酸（带甲基的支链FA）α-OX降植烷酸第二节脂肪的分解代谢三、脂肪酸氧化8.脂酸的其他氧化途径——ω-氧化CH3(CH2)9COOHω12+-O2HOH2C(CH2)9COOH-2HOHC(CH2)9COOH-2HHOOC(CH2)9COOH脂肪甘油脂酸按糖分解代谢进行有不同的代谢途径（其中最重要的是β-OX）产生大量CH3COSCoA彻底氧化第二节脂肪的分解代谢四、小结合成酮体合成脂酸合成固醇第三节酮体的代谢酮体的概念酮体的生成酮体的氧化酮体生成的生理和病理意义第三节酮体的代谢一、酮体的概念肝细胞中脂肪酸氧化产生的中间产物丙酮、乙酰乙酸和-羟基丁酸三种物质统称为酮体第三节酮体的代谢二、酮体的生成乙酰辅酶A乙酰转移酶（硫解酶）HMG-CoA合酶HMG-CoA裂解酶第三节酮体的代谢二、酮体的生成-羟基丁酸脱氢酶乙酰乙酸脱羧酶第三节酮体的代谢二、酮体的生成肝脏线粒体内含有各种合成酮体的酶（尤其是HMG-CoA合酶）合成酮体是肝特有的功能第三节酮体的代谢三、酮体的氧化酮体在肝脏合成肝内酮体氧化的酶活性很弱酮体透出细胞膜肝外组织氧化（利用）血循环酮体氧化的过程第三节酮体的代谢三、酮体的氧化-羟基丁酸脱氢酶硫解酶-酮脂酰CoA转移酶硫激酶HSCoA+ATPAMP+PPi第三节酮体的代谢三、酮体的氧化丙酮挥发性物质呼吸或随尿排出丙酮酸或乳酸氧化分解或异生为葡萄糖第三节酮体的代谢四、酮体生成的生理或病理意义第四节脂肪的生物合成脂肪酸的生物合成甘油三酯的合成第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成动物体内的脂肪酸来源机体自身合成，主要以脂肪的形式储存在脂肪组织从食物中摄取饱和脂肪酸和某些（多）不饱和脂肪酸必需脂肪酸：动物机体自身不能合成，需从植物油中摄取的脂肪酸植物和微生物体内的脂肪酸主要依赖自身合成亚油酸亚麻酸花生四烯酸第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成1.脂肪酸合成的场所动物体内脂肪酸合成的主要场所是肝脏和脂肪组织。细胞内合成脂肪酸的场所主要在线粒体外，由胞液中的脂肪酸合成酶系催化合成第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成2.脂肪酸合成的原材料乙酰辅酶AATPNADPHHCO3-Mn2+脂肪酸合成酶系（脂肪酸合酶）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成3.乙酰CoA的跨膜转运第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成3.乙酰CoA的跨膜转运柠檬酸－丙酮酸循环第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成4.NADPH的来源主要来源为磷酸戊糖途径苹果酸氧化脱羧产生柠檬酸—丙酮酸循环过程中产生第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成5.脂肪酸合成酶系1分子无酶活性的载体（蛋白）6个活性酶脂肪酸合成最少需要第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成5.脂肪酸合成酶系例如：大肠杆菌细胞胞浆中的脂肪酸合酶乙酰CoA－ACP转酰基酶（AT）β-酮脂酰－ACP合酶（KS）丙二酰CoA－ACP转酰基酶（MT）β-酮脂酰－ACP还原酶（KR）β-羟脂酰－ACP脱水酶（HD）烯脂酰－ACP还原酶（ER）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成5.脂肪酸合成酶系酰基载体蛋白：ACP的磷酸泛酰巯基乙胺基

第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程软脂酸中碳原子的来源：CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH乙酰CoA丙二酸单酰CoA起始物（引物）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程丙二酸单酰CoA的形成乙酰（脂酰）基转移反应丙二酰基转移反应缩合反应还原反应脱水反应再还原反应第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——丙二酸单酰CoA的形成乙酰CoA羧化酶第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——丙二酸单酰CoA的形成第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——乙酰（脂酰）基转移反应乙酰（脂酰）转移酶-酮脂酰ACP合酶

（KS）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——丙二酰基转移反应丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶（MT）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——缩合反应-酮脂酰ACP合酶（KS）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——还原反应-酮脂酰ACP还原酶（KR）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——脱水反应-羟脂酰ACP脱水酶（HD）反△2-烯丁酰-S-ACP第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程——再还原反应烯脂酰ACP还原酶（ER）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程1aHSCoA乙酰CoA-ACP转酰基酶CH3COSCoACoASHHOOCCH2CO-SCoA丙二酰CoA-ACP转酰基酶2CO2β-酮脂酰-ACP合酶3β-酮脂酰-ACP还原酶NADP+NADPH+H+45HOHβ-羟脂酰-ACP脱水酶NADP+NADPH+H+烯脂酰-ACP还原酶6转酰基酶启动装载缩合加氢脱水加氢1bβ-酮脂酰-ACP合酶经7轮cycle合成了软脂酰-S-ACP第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成CH3(CH2)14CO-S-ACP

硫酯酶

+H2O硫解酶

+CoA6.胞浆中饱和脂酸的生物合成历程CH3(CH2)14COOH+ACP-SH

CH3(CH2)14COSCoA+ACP-SH

第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成7.胞浆中饱和脂酸生物合成总反应式以软脂酸为例:CH3(CH2)14COOH+7CO2+8CoASH

CH3CO～SCoA+7HOOCCH2CO～SCoA+14NADPH+14H+脂酸的合成：第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成8.胞浆中饱和脂酸的生物合成总结启动装载（丙二酸单酰基的转移）缩合还原脱水还原8.胞浆中饱和脂酸的生物合成总结第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成乙酰CoA－ACP转酰基酶（AT）β-酮脂酰－ACP合酶（KS）丙二酰CoA－ACP转酰基酶（MT）β-酮脂酰－ACP还原酶（KR）β-羟脂酰－ACP脱水酶（HD）烯脂酰－ACP还原酶（ER）8.胞浆中饱和脂酸的生物合成总结第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成乙酰CoA－ACP转酰基酶（AT）β-酮脂酰－ACP合酶（KS）丙二酰CoA－ACP转酰基酶（MT）β-酮脂酰－ACP还原酶（KR）β-羟脂酰－ACP脱水酶（HD）烯脂酰－ACP还原酶（ER）8.胞浆中饱和脂酸的生物合成总结ACP—SH：ACP磷酸泛酰巯基乙胺上的－SH（中央巯基）Cys－SH：β-酮脂酰－ACP合酶上半胱氨酸的－SH（外围巯基）第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成8.胞浆中饱和脂酸的生物合成总结第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成脂酸合成和脂酸降解的比较区别点合成分解(β-OX）亚细胞部位胞液线粒体酰基载体ACPCoA二碳片段丙二酰CoA乙酰CoA还原当量NADPHFAD、NAD+HCO3-和柠檬酸需要不需要能量变化消耗7ATP＋14NADPH产生106ATP9.脂酸碳链的延伸第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成-酮脂酰—ACP合成酶接受14碳脂酰基的活力较强，但不能接受更长碳链的脂酰基更长碳链的脂肪酸是对16C脂肪酸的加工，使其碳链延长线粒体脂肪酸碳链延长酶系内质网脂肪酸碳链延长酶系9.脂酸碳链的延伸——线粒体酶系延长脂酸的途径基本上是β-氧化的逆转脂酰CoA的β-OX线粒体酶系延长脂酸脱氢加水脱氢硫解加氢脱水加氢缩合第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成9.脂酸碳链的延伸——线粒体酶系延长脂酸的途径第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成9.脂酸碳链的延伸——内质网酶系延长脂酸的途径可延长饱和FA，也可延长不饱和FA引物：脂酰CoA2C单位：来自丙二酸单酰CoA载体：CoA第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成9.脂酸碳链的延长合成脂酸途径起始物2C单位供体丙二酸单酰CoA途径乙酰CoA丙二酸单酰CoA

不是β-OX的逆转，需柠檬酸-丙酮酸循环将乙酰基转运，需二个多酶复合物线粒体酶系延长脂酸途径C12～C16脂酰CoA乙酰CoA基本上是β-OX的逆转，惟（4）不同内质网酶系延长脂酸途径C10orC10以上的脂酸丙二酸单酰CoA和丙二酸单酰CoA途径相似，但不以ACP为载体，而以CoA为载体。第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成10.不饱和脂酸的合成重要的不饱和脂酸一个双键（单不饱和）的脂酸油酸（十八碳-烯酸），18:1△9

二个、三个、四个双键（多不饱和）的脂酸亚油酸（十八碳二烯酸），18:2△9,12亚麻酸（十八碳三烯酸），18:3△9,12,15花生四烯酸（二十碳四烯酸），20:4△5,8,11,14第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成10.不饱和脂酸的合成——单不饱和脂肪酸的合成其前体皆为相应的饱和脂肪酸（酯酰-CoA）有氧的条件下酯酰-CoA去饱和酶NADPHNADP+第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成10.不饱和脂酸的合成——单不饱和脂肪酸的合成无氧的条件下-羟脂酰ACP脱水酶第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成10.不饱和脂酸的合成——多不饱和脂肪酸的合成去饱和酶哺乳动物：△4，△5，△6，△9第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成11.其他脂肪酸的合成

奇数碳原子脂酸

带支链的脂酸丙酰CoA作引物（起始物）异丁酰CoA作引物（起始物）12.脂酸合成的调节FA合成的关键反应：第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成乙酰CoA+OAA→Cit→胞浆丙二酸单酰CoA的形成（乙酰CoA羧化酶催化，是FA合成的限速反应）12.脂酸合成的调节第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成——乙酰CoA羧化酶简介乙酰CoA羧化酶是一多酶复合物，包括三个组分（以大肠杆菌和植物为例）：1.生物素羧基载体蛋白（BCCP）或生物素载体蛋白（BCP）2.生物素羧化酶（BC）3.羧基转移酶（CT）12.脂酸合成的调节——乙酰CoA羧化酶简介第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成——乙酰CoA羧化酶简介12.脂酸合成的调节第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成——乙酰CoA羧化酶简介12.脂酸合成的调节第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成——乙酰CoA羧化酶简介真核生物：无活性的单体和有活性的多聚体——乙酰CoA羧化酶的别构调节第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成12.脂酸合成的调节真核生物：单体（无活性）多聚体（有活性）柠檬酸、异柠檬酸长链脂酰CoA丙二酸单酰CoA——乙酰CoA羧化酶的共价调节第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成12.脂酸合成的调节乙酰CoA羧化酶（有活性）乙酰CoA羧化酶—P（无活性）ATPADPPiH2O蛋白磷酸酶蛋白激酶第四节脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成12.脂酸合成的调节——乙酰CoA羧化酶的激素调节胰岛素+胰高血糖素+第四节脂肪的生物合成二、甘油三酯的合成磷脂酸合成途径甘油一酯途径第四节脂肪的生物合成二、甘油三酯的合成1.磷脂酸合成途径磷酸甘油的形成甘油三酯的合成第四节脂肪的生物合成二、甘油三酯的合成1.磷脂酸合成途径——磷酸甘油的形成第四节脂肪的生物合成二、甘油三酯的合成1.磷脂酸合成途径——甘油三酯的合成第四节脂肪的生物合成二、甘油三酯的合成1.磷脂酸合成途径——甘油三酯的合成3-磷酸甘油脂酰转移酶1-脂酰甘油-3-磷酸甘油脂酰转移酶磷酸二羟丙酮脂酰转移酶脂酰磷酸二羟丙酮还原酶第四节脂肪的生物合成二、甘油三酯的合成1.磷脂酸合成途径磷脂酸磷酸酶甘油二