第七部分脂及代谢

第七部分

脂代谢

METABOLISMOFLIPIDS

不饱和脂肪酸含有一个或多个双键的脂肪酸为不饱和脂肪酸（unsaturatedFA）。

1.结构油酸（18:1Δ9

）

亚油酸（18:2Δ9,12

）亚麻酸（18:3Δ9,12,15）花生四烯酸（20:4Δ5,8,11,14）

2.必需脂肪酸维持哺乳动物正常生长所必需的，而体内又不能合成的脂肪酸称为必需脂肪酸。必需脂肪酸

不饱和脂肪酸油酸（oleicacid）（C18:1）

脂肪酸的结构特点

1.链长多为14—20个碳原子，多是偶数。

2.饱和脂肪酸中最普遍的是软脂酸和硬脂酸。不饱和脂肪酸中最普遍的是油酸。

3.在高等植物和低温生活的动物中，不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸含量。4.不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸的溶点低。

5.单不饱和脂肪酸的双键位置一般在第9~10碳原子之间，多不饱和脂肪酸中的第一个双键一般也位于第9~10碳原子之间。

6.高等动、植物不饱和脂肪酸，几乎都具有相同几何构型，且都属于顺式（cis）。只有极少的不饱和脂肪酸是属于反式（trans）的。7.细菌所含的脂肪酸种类比高等动、植物的少得多。碳原子数目少12-18，有的有甲基，多为饱和，一个双键。

8.必需脂肪酸：

亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸。

磷脂（phospholipid）类别磷脂分为：

甘油磷脂：脂肪酸（2）+磷酸+甘油+X1

鞘氨醇磷脂：脂肪酸+磷酸+鞘氨醇+X2X1：胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇

X2：胆碱疏水性尾部极性头部

（一）甘油磷脂

1.甘油磷脂结构通式：2.几种重要的甘油磷脂

磷脂酸

磷脂酰胆碱，也称卵磷脂（lecithin）

磷脂酰乙醇胺，也称脑磷脂（cephalin）

磷脂酰甘油

磷脂酰丝氨酸

磷脂酰肌醇

双磷脂酰甘油，也称心磷脂（cardiolipin）-X磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol)X=磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)X=磷脂酰胆碱(phosphatidylchiine)X=磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)X=双磷脂酰甘油(diphosphatidylglycerol心磷脂)磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)X=X=几种甘油磷脂结构（二）鞘氨醇磷脂类鞘氨醇磷脂（phosphosphingolipid）即鞘磷脂（sphingomyelin）主要存在于动物的脑髓鞘和红细胞膜中，也存在于许多植物的种子中。

鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸、磷酸胆碱（少数为磷酸乙醇胺）组成。神经酰胺(Ceramide)脂肪酸(多为油酸)部分鞘氨醇、神经酰胺和鞘磷脂鞘氨醇(Sphingosine)鞘磷脂(Sphingomyelin)磷酸胆碱神经酰胺部分脂蛋白结构载脂蛋白胆固醇磷脂三酰甘油脂胆固醇酯磷脂组成脂蛋白磷脂

糖脂（glycosphingolipids）定义：糖脂是指糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。分布和作用：糖脂也是构成双层脂膜的结构物质，主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。动物细胞膜所含的糖脂主要是:

脑苷脂和神经节苷脂。

脑苷脂（半乳糖基神经酰胺）

（一）脑苷脂（cerebroside）

组成：鞘氨醇+脂肪酸+糖基葡萄糖或半乳糖脑苷脂的分子结构

（二）神经节苷脂

1.分布脑灰质和胸腺丰富，白细胞、红细胞、血清、肾上腺和其他器官。

2.功能中枢神经某些神经元膜的特征脂组分。与通过神经元的神经冲动传递有关。可能与血型的专一性，组织器官专一性，组织免疫，细胞识别等功能有关。3.结构鞘氨醇+脂肪酸+糖基

糖基：半乳糖-N-乙酰葡萄糖胺-半乳糖-葡萄糖-神经酰胺

唾液酸1.定义：脂蛋白（lipoprotein）由脂质和蛋白质以非共价键结合而成。载脂蛋白(apolipoprotein,Apo)：脂蛋白中的蛋白部分。

2.分布：血浆（血浆脂蛋白）、细胞膜（细胞脂蛋白）。

脂蛋白类（lipoprotein）

（一）血浆脂蛋白的分类

1.乳糜微粒（chylomicron）：

2.极低密度脂蛋白（verylowdensitylipoprotein，VLDL）

3.低密度脂蛋白（lowdensitylipoprotein，LDL）

4.高密度脂蛋白（highdensitylipoprotein，HDL）

5.极高密度脂蛋白（veryhighdensitylipoprotein，VHDL）（二）血浆脂蛋白的结构与功能1.结构球状颗粒，包括两部分：①核心（疏水脂组成）。②外壳（极性脂和载脂蛋白组成）。

2.功能

①疏水脂质增溶剂②作为脂蛋白受体的识别部位（细胞导向信号）

磷脂（phospholipid）的酶促水解生物体中存在有对磷脂分子不同部位进行水解的磷脂酶（phospholipasePL），磷脂酶可将磷脂水解为甘油、脂肪酸、磷酸和各种氨基醇（X，如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等）。磷脂酶分为4类：即磷脂酶A1、A2、C和D，它们分别作用于磷脂中的不同酯键。

CH2OOCHCH2O-C-R1

R2-C-OO3-C-R1O

OPOOHPLA2PLA1PLCPLDX

脂肪酸的活化由脂酰CoA合成酶催化，分两步进行：

RCOOH+ATP→RCO-AMP+PPiRCO-AMP+HS-CoA→RCOS~CoA+AMP

反应中形成一个高能硫酯键，平衡常数接近于1,由于机体内焦磷酸酶使：PPi→2Pi所以反应自左到右几乎是不可逆的。总反应式：

RCOOH+HS-CoA+ATP→RCOS~CoA+AMP+2Pi

注意：反应中消耗了2个高能键，相当于消耗了2个ATP。

有两类活化脂肪酸的酶：

内质网脂酰CoA合成酶（acyl-CoAsynthetase）也称硫激酶（thiokinase）活化12C以上的长链脂肪酸。

线粒体脂酰CoA合成酶活化4-10C的中、短链脂肪酸。

不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸特点：①天然不饱和脂肪酸中双键为顺式（饱和脂肪酸β-氧化中间产物的双键为反式）；②多一个双键，氧化时就少生成1分子FADH2，即少生成2分子ATP。

需2种酶参加：①△3-顺-△2-反烯脂酰CoA异构酶②β-羟脂酰CoA差向酶（表异构酶）单双键和多双键脂肪酸的氧化：①单双键—需△3-顺-△2-反烯脂酰CoA异构酶。②多双键—需△3-顺-△2-反烯脂酰CoA异构酶和β-羟脂酰CoA差向酶。单烯脂肪酸的氧化（如：油酸）多双键脂肪酸的氧化（如：亚油酸）β-L-羟-8-碳脂酰CoAβ-D-羟-8-碳脂酰CoA

酮体生成的生理意义

①酮体是肝输出能量的一种形式。目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去。②大脑能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，心、肾、骨骼肌摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。③长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。

乙酰CoA的转运脂肪酸合成的碳源都是来自乙酰CoA，各种物质氧化所产生的乙酰CoA都是在线粒体基质中，不能穿过线粒体内膜到达胞质。乙酰CoA通过一穿梭机制—三羧酸转运体系（tricarboxylatetransportsystem）来转运：苹果酸苹果酸酶

乙酰CoA穿梭中，在胞液中产生的NADPH可用于脂肪酸合成中所需要的还原力。

乙酰CoA羧化酶催化的反应CH3CO~SCoA+HCO3-+ATPHOOC-CH2CO~SCoA+ADP+Pi

乙酰CoA羧化酶

丙二酸单酰CoA

乙酰CoAMn2+、生物素HCO3-+ATPADP+Pi酶-生物素酶-生物素-CO2丙二酰单酰CoA乙酰CoA反应机理：

乙酰CoA羧化酶的结构和作用

.三个亚基生物素载体蛋白（biotincarboxylcarrierproteinBCCP），是生物素的载体，生物素的羧基与该蛋白的Lys的-氨基共价连接，形成生物胞素（biocytin）。生物素羧化酶（biotincarboxylaseBC），HCO3-和ATP结合位点。转羧酶（transcarboxylaseCT），乙酰CoA结合位点，柠檬酸结合位点。

乙酰CoA羧化酶活性的调节①是FA合成的限速酶，辅酶：生物素②形式：单体－无活性

多聚体－有活性③变构剂：激活－柠檬酸，去磷酸化

抑制－长链脂酰CoA，磷酸化H2O

活性羧化酶柠檬酸部分活性羧化酶柠檬酸P无活性羧化酶PATPADPAMP活化的蛋白激酶Pi蛋白磷酸酶2A单体(无活性)多聚体(有活性)柠檬酸长链脂酰CoA乙酰CoA羧化酶活性的调节

脂肪酸合成酶复合体动物细胞：7种（酵母6种）酶活性

1个ACP-SH。

酰基载体蛋白（acylcarrierprotein）：多肽链（E.coli77AA）+4-P泛酰巯基乙胺（辅基），辅基的磷酸基与蛋白Ser-OH相连。

作用：通过-SH与脂酰基形成硫酯键，靠摆臂摆动使脂酰基从一个酶转移到另一个酶的活性部位，从而完成反应。

ACP牢固结合在脂肪合成酶复合体上。HHHOCH3OHS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser-ACPOOHCH3O-

4’-磷酸泛酰巯基乙胺

脂肪酸合成酶复合体组成：

E.coli和植物：七种多肽链的聚合体，1条链是ACP，其余6条是酶。

酵母：由两个多功能的多肽链组成。其一（185000）：有ACP和2种酶活性；其二（175000）：有4种酶活性。

高等动物：一个基因编码的一条多肽链，内有8个功能区（1个ACP，7个酶）。二聚体结构，含2个相同的亚单位。高等动物多出的酶是软脂-ACP硫酯酶。

高等动物脂肪酸合成酶系的7个酶：酶1AT——乙酰CoA:ACP转酰酶酶2MT——丙二酰CoA:ACP转酰酶酶3CE——β-酮脂酰ACP合成酶酶4KR——β-酮脂酰ACP还原酶酶5DH——β-羟脂酰ACP脱水酶酶6ER——α,β-烯脂酰ACP还原酶酶7TE——软脂酰ACP硫酯酶（仅在动物存在）11SHSHCysPan亚基划分SHSHPanCys功能划分23654ACP723654ACP71.乙酰转移酶,2.丙二酰转移酶,3.酮脂酰合成酶,4.酮脂酰还原酶,5.水化酶,6.烯酰还原酶,7.硫脂酶,ACP：酰基载体蛋白,Pan：4’-磷酸泛酰巯基乙胺。脂肪酸合成酶二聚体缩合酶（酮酰-ACP合酶）β-酮酰还原酶酰基载体蛋白乙酰基转移酶丙二酰基转移酶β-羟酰脱水酶烯酰还原酶酵母体内合成酶复合体结构

合成氧化细胞中部位细胞质线粒体酶系7种酶，多酶复合体或多酶融合体4种酶分散存在酰基载体ACPCoA二碳片段丙二酸单酰CoA乙酰CoA电子供体（受体）NADPHFAD、NAD循环缩合、还原、脱水、还原氧化、水合、氧化、裂解β-羟脂酰基构型D型L型底物穿梭机制柠檬酸穿梭脂酰肉碱穿梭对HCO3及柠檬酸的要求要求不要求方向甲基到羧基羧基到甲基能量变化消耗7个ATP及14个NADPH，共49ATP。（7FADH2+7NADH-2ATP），共33ATP产物16碳酸以内的脂酸。18碳酸可彻底降解

脂肪酸合成途径与β-氧化的比较

线粒体和内质网中脂肪酸的延长动物体中脂肪酸的合成停止在16C即软脂酸。更长的脂肪酸或不饱和脂肪酸都是以软脂酸为前体，需另外的途径合成的。

（1）线粒体脂肪酸延长酶系

延长中、短链（4-16C）饱和或不饱和脂肪酸。延长过程是β-氧化过程