第八章 脂类代谢

第八章脂类代谢一、脂类的消化、吸收、转运和储存二、脂肪的分解代谢三、脂肪的合成代谢

本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。学习目标生物体内的脂类脂类单纯脂类复合脂类非皂化脂类酰基甘油酯蜡磷脂糖脂、硫脂萜类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸异戊二烯脂类,不含脂肪酸,不能进行皂化。一、脂类的消化、吸收、转运和储存（一）脂类的消化小肠上段：主要消化场所脂类微团甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等混合微团胆汁酸盐乳化胰脂肪酶、磷脂酶等水解乳化(二)脂类的吸收十二指肠下段、空肠上段混合微团小肠粘膜细胞内乳糜微粒门静脉肝脏扩散重新酯化载脂蛋白结合乳糜微粒小肠粘膜脂肪脂蛋白十二指肠空肠血液

乳麋微粒CM极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类(三)脂类的转运和脂蛋白的作用（按密度大小分）

分类：4类颗粒密度CM大小VLDLLDLHDL小大

(1)乳糜微粒（CM）小肠粘膜细胞中生成主要功能:外源性甘油三酯转运至脂肪、心和肌肉等肝外组织而利用，同时将食物中外源性胆固醇转运至肝脏；（2）极低密度脂蛋白(VLDL)肝脏内生成，体内转运内源性甘油三酯的主要方式；（3）低密度脂蛋白(LDL)由VLDL转变功能:将肝脏合成的内源性胆固醇运到肝外组织保证组织细胞对胆固醇的需求（4）高密度脂蛋白(HDL)肝脏和小肠中生成主要功能:将肝外细胞释放的胆固醇转运到肝脏防止胆固醇在血中聚积、防止动脉粥样硬化血浆脂蛋白的组成、性质及功能二、脂肪的分解代谢（一）脂肪的水解脂肪酶二酰甘油脂肪酶一酰甘油脂肪酶甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶（二）甘油的转化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）（三）脂肪酸的分解代谢a.脂肪酸β-氧化作用1、β-氧化作用的概念

脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位（乙酰CoA）饱和脂肪酸的β-氧化作用

（3）β-氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程1、β-氧化作用的概念及试验证据（1）

脂肪酸的活化和转运（2）β-氧化的生化过程

试验证据1904,F.Knoop,苯环标记脂肪酸饲喂狗β-氧化学说-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：内质网、线粒体外膜：脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH：脂酰CoA（活化）。反应不可逆2、氧化过程1）、脂肪酸活化为脂酰CoA（胞浆）脂肪酸氧化酶系：线粒体基质长链脂酰CoA（12C以上）不能直接透过线粒体内膜与肉毒碱(carnitine)结合:脂酰肉碱,进入线粒体基质肉碱脂酰转移酶(CAT-Ⅰ和CAT-II)催化：2）、脂酰CoA进入线粒体β-氧化的限速步骤，CAT-Ⅰ是限速酶丙二酸单酰CoA是强烈的竞争性抑制剂。）OHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羟脂酰CoA(3)再脱氢NAD+NADH+H+L-β-羟脂酰CoA脱氢酶(4)硫解CH3CO~SCoA乙酰CoARCH2CO~SCoA脂酰CoA(14C)（1）（2）（3）（4）β-酮脂酰CoARCH2C~SCoAOCH2COCoA-SHβ-酮脂酰CoA硫解酶

3ATP呼吸链重复反应

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羟脂酰CoA脱氢酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA-氧化的生化历程β-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2-

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||1分子软脂酸(16C)：活化生成软脂酰CoA7次β-氧化总反应式:软脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)4）、β-氧化的能量生成β氧化：乙酰CoA、NADH和FADH2碳原子数：Cn脂肪酸，β氧化（n/2－1）次循环n/2个乙酰CoA，（n/2-1）NADH、（n/2-1）FADH2

乙酰CoA：TCA，CO2、H2O，释放能量

NADH、FADH2：呼吸链传递电子生成ATP生成ATP数量：

1分子软脂酸彻底氧化:(2×7)+(3×7)+(12×8)=131分子ATP

脂肪酸活化，消耗ATP的2个高能磷酸键净生成：129分子ATP脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化b.脂肪酸的α-氧化作用α-羟脂酸α-酮酸CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶c.脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程（四）酮体的生成和利用1、酮体脂肪酸在肝脏中不完全氧化的中间产物

β－羟丁酸（70％）CH3CH(OH)CH2COOH

乙酰乙酸（30％）CH3COCH2COOH

丙酮（极微）CH3COCH3统称原料：乙酰CoA脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物2、酮体的生成3、酮体的利用酮体：肝脏合成，肝脏缺乏利用酮体的酶，不能利用酮体进入血液，输送到肝外组织利用CH3COCH2COOH乙酰乙酸CH3COCH2CO-SCoA乙酰乙酰CoAATP+CoA-SHPPi+AMP2PiCH2COOHCH2CO-CoACH2COOHCH2COOH乙酰CoACH3CO-CoAβ-羟丁酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羟丁酸脱氢酶NAD+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸转移酶乙酰乙酰CoA合成酶H2OHSCoA硫解酶心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高(10倍)CH2COOHCH2COOHTCA琥珀酰CoA转硫酶：催化进行氧化利用时，乙酰乙酸：24分子ATPβ-羟丁酸：27分子ATP乙酰乙酸硫激酶：催化进行氧化利用时，乙酰乙酸：22分子ATPβ-羟丁酸：25分子ATP4.酮体生成的生理意义1).酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁。是输出脂肪能源的一种形式。2).长期饥饿时，酮体供给脑组织50~70%的能量。3).禁食、应激及糖尿病时，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。4).长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为酮血症。尿中有酮体排出，称酮尿症。二者统称为酮体症(酮症).可导致代谢性酸中毒，称酮症酸中毒。酮血症（ketonemia）正常生理条件，血中酮体的含量极低，0.078～0.49mmol/L饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病：脂肪动员加强，肝中酮体生成过多，超过肝外组织利用能力血中酮体升高。临床意义：正常成人24小时尿内含量分别为25mg,9mg和3mg，因含量少，用一般方法无法检出。当糖类代谢发生障碍时，脂肪的分解代谢增加，所产生的酮体（严重者可使血浆酮体高达3～4g/L）超过肝外组织所能利用，即积聚在体内，可引起酸中毒。尿内出现酮体，是代谢性酸中毒的表现。阳性见于糖尿病酮症酸中毒、严重的妊娠中毒性休克，还可见于中毒（如：磷、乙醚、氯仿等）、热性病（如：伤寒、麻疹、猩红热、肺炎、败血症、急性风湿热、急性粟粒性结核等）及惊厥时。另外，分娩后以及摄入多量脂肪和蛋白质、重症不能进食（如食道癌等）或进食而不摄入糖类时，均可因体内缺乏，大量分解脂肪而致尿中酮体阳性。正常值：阴性动物：7种不同功能的酶、酰基载体蛋白（ACP)一条肽链上的七个功能区（结构域）

一个基因编码酵母：6个酶、ACP定位于两条肽链大肠杆菌：6个酶、ACP，共七条肽链三、脂肪的合成代谢1、脂肪酸合成酶系（一）脂肪酸的生物合成原料来源：乙酰CoA：糖氧化、β-氧化、氨基酸氧化线粒体NADPH：磷酸戊糖途径（胞浆）CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA：也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA－SH与ACP－SH的比较ACP①②③④⑤⑥中央巯基SH外围巯基SH①ACP－脂酰基转移酶②ACP－丙二酰转移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶④β-酮脂酰-ACP还原酶

⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶

7长链脂酰基硫解酶脂肪酸合成酶系结构模式β-烯丁酰ACPCH3COCH2C0-SACP

丁酰ACPCH3CH(OH)CH2C0-SACP

CH3CH=CH2C0-SACPCH3CH2CH2C0-SACP

β-酮丁酰ACPβ-羟丁酰ACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNADP+NADP+NADPHH2OCH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP①②缩合③还原④脱水⑤⑥再还原软脂肪酸7硫解2、脂肪酸生物合成的反应历程

乙酰CoA＋7丙二酸单酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O软脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH脂肪酸合成酶系（7次循环）软脂酸合成的总反应区别点从头合成β—氧化细胞中发生部位细胞质线粒体酰基载体ACP-SHCoA-SH二碳片段的加入与裂解方式丙二酰单酰CoA乙酰CoA电子供体或受体NADPHFAD、NAD+酶系七种酶和一个蛋白质组成复合物四种酶原料转运方式肉碱穿梭系统柠檬酸转运系统羟脂酰化合物的中间构型D-型L-型对二氧化碳和柠檬酸的需求要求不要求能量变化消耗7个ATP和14NADPH产生106个ATP脂肪酸从头合成与β-氧化比较软脂酰CoA或软脂酸滑面内质网、线粒体脂肪酸碳链延长酶系催化更长碳链的饱和脂肪酸4、脂肪酸碳链的延长延长途径线粒体延长途径：β-氧化的逆过程NADPH2：作为供氢体参与第二次还原反应。滑面内质网延长途径：从头合成类似辅酶A：酰基载体丙二酰辅酶A：提供二碳单位葡萄糖CH2OHC=OCH2OHNADH+H+NAD+磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2O-HO—PCH2OCOR