东北师范大学生物化学第九章 脂类代谢 2008

第八章脂类代谢东北师范大学生命科学院王桂云Email:wanggy737@

生物体内的脂类细胞组成成分的大致分布（占干重的百分比）脂类功能磷脂、糖脂和固醇是生物膜的重要组成成分能量的来源物质脂肪细胞能量的贮存形式MigrationBirdsTravelLongDistancesonEnergyfromFattyAcidOxidationGoldenploverfliesdirectlyfromAlaskatoHawaii,a3300-kilometerflightrequiring35hours(atanaveragespeedofnearly60miles/hr)andmorethan250,000wingbeats!Fattyacidoxidationisanimportantsourceofmetabolicwaterforsomeanimals能量的贮存形式脂类是食用油的来源对植物起保护作用：角质，软木质，腊质脂类功能脂类的酶促降解脂肪的分解代谢*脂肪的合成代谢*磷脂的代谢胆固醇的代谢本章的内容一脂类的酶促降解脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶1脂肪（三酰甘油酯）的水解脂肪酶广泛存在于动植物及微生物中2磷脂的分解

生物体内存在对磷脂分子的不同哦部位进行水解的磷脂酶1.

磷脂酶A1（B1）：水解C12.

磷脂酶A2（B2）：水解C23.

磷脂酶C：水解C3，生成1，2-甘油二酯，与第二信使有关。4.

磷脂酶D：生成磷脂酸和碱基

生成溶血磷脂（B1）磷脂酶A2（B2）二脂肪的分解代谢（一）甘油的氧化二脂肪的分解代谢（一）甘油的氧化月桂酸（C12H24O2）CH3（CH2）10COOH豆寇酸（C14H28O2）CH3（CH2）12COOH棕榈酸（C16H32O2）CH3（CH2）14COOH硬脂酸（C18H36O2）CH3（CH2）16COOH

脂肪酸的种类

饱和脂肪酸(C10-20)不饱和脂肪酸(多为顺式结构,极少数为反式结构)亚油酸（C18H32O2）(△9,12)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH油酸（C18H34O2）

(△9)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHα-亚麻酸（C18H30O2）

(△9,12,15)γ-亚麻酸（C18H30O2）

(△6,9,12)必需脂肪酸:哺乳动物能合成饱和及单不饱和脂肪酸，不能合成含有两个不饱和键以上的不饱和脂肪酸构成食用油的五种脂肪酸：饱和脂肪酸（2种）：16:0,18:0,稳定，但增加心血管的发病率单不饱和脂肪酸（1种）：18:1,健康成分多不饱和脂肪酸（2种）：18:2,18:3,健康成分,不稳定，高温产生致癌物质健康食用油：脂肪酸的成分应按一定的比例（1：1：1）脂肪酸代谢与健康单不饱和脂肪酸（油酸）在70％以上；多不饱和脂肪酸中的亚麻酸在2.5％以上；多不饱和脂肪酸中的亚油酸在15％以下；饱和脂肪酸在12％以下。象茶油是符合该标准的食用油。健康食用油中，脂肪酸含量的国际营养标准

7种食用油所含脂肪酸的成分：

熟猪油大豆油玉米油花生油芝麻油棉籽油菜籽色拉油饱和脂肪酸／%42.714.815.216.212.527.94.5单不饱和脂肪酸／%48.922.936.542.540.916.574.0多不饱和脂肪酸／%8.462.848.341.246.655.621.5

调和油的使用低密度脂蛋白:蛋白密度小,体积大,将胆固醇沉积在血管壁上高密度脂蛋白:收集胆固醇,并将其运至肝脏脂肪酸代谢与健康10年30年40年血管壁脂肪堆积肌肉层及胶原组织变化血栓&出血血管硬化阻塞的过程脂肪酸代谢与健康月桂酸（C12H24O2）CH3（CH2）10COOH豆寇酸（C14H28O2）CH3（CH2）12COOH棕榈酸（C16H32O2）CH3（CH2）14COOH硬脂酸（C18H36O2）CH3（CH2）16COOH

脂肪酸的种类

饱和脂肪酸(C10-20)不饱和脂肪酸(多为顺式结构,极少数为反式结构)亚油酸（C18H32O2）(△9,12)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH油酸（C18H34O2）

(△9)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHα-亚麻酸（C18H30O2）

(△9,12,15)γ-亚麻酸（C18H30O2）

(△6,9,12)必需脂肪酸:哺乳动物能合成饱和及单不饱和脂肪酸，不能合成含有两个不饱和键以上的不饱和脂肪酸脂肪酸的氧化方式α-氧化脂肪酸氧化ω-氧化ß-氧化偶数脂肪酸奇数脂肪酸不饱和脂肪酸饱和脂肪酸1脂肪酸的活化脂肪酸消耗2个高能键（二）偶数碳的饱和脂肪酸的氧化在细胞质中进行，需要硫激酶（脂酰CoA合成酶）消耗2摩尔的ATP羧基端的活化产物极性强，是高能化合物2肉毒碱穿梭将脂酰CoA运入线粒体基质脂肪酸活化在细胞质，而氧化在线粒体中进行肉毒碱脂酰转移酶1肉毒碱脂酰转移酶2酯酰肉碱载体蛋白2肉毒碱穿梭移位酶β氧化（发生在线粒体）β氧化学说（1）β氧化学说的建立动物缺乏对苯环的降解能力苯乙酸以苯乙尿酸排出苯甲酸以马尿酸排出如1944年L.LeLoir发现:脂肪酸可以在无细胞体系中氧化;

A.Lehninger:脂肪酸的氧化包含有活化的乙酸;F.Lipmann:活化的乙酸的生成过程中需要辅酶A;1951年F.Lynen:活化的乙酸是乙酰辅酶A（2）脂肪酸的ß-氧化的反应历程分为4个步骤：氧化（脱氢）、水合、氧化（脱氢）、断裂在线粒体中进行，反应发生在ß碳上每循环一次切掉一个乙酰CoA，生成少两个碳的脂酰CoA催化反应的酶具有立体专一性a脱氢：脂酰辅酶A脱氢酶生成反式双键以FAD为辅基由烯脂酰辅酶A水化酶催化具有立体专一性底物为反式时，生成L（+）-β-羟脂酰辅酶A底物为顺式时，生成D（-）-β-羟脂酰辅酶AOHHb水化：c再脱氢：L-β-羟脂酰辅酶A脱氢酶催化(立体结构专一性)此酶只作用于L型底物辅酶为NAD+CHOCCH2OHOHHCHOCCH2OHOHHD-甘油醛L-甘油醛d硫解：由酮脂酰CoA硫酯解酶催化释放乙酰辅酶A产生少2个碳的脂酰辅酶A（2）脂肪酸的ß-氧化的反应历程分为4个步骤：氧化（脱氢）、水合、氧化（脱氢）、断裂催化反应的酶具有立体专一性β氧化的反应历程脂肪酸彻底氧化的三大步骤（3）ß-氧化的特点

进行的场所（）降解时反应具有方向性（）每次循环切下（）生成少（）反应发生在

（）碳原子上水合酶的底物为反式结构时，生成（）羟脂酰CoA羟脂酰CoA脱氢酶底物必须为（）构型生成1NADH、1FADH2（4）ß-氧化的意义

提供能量：硬脂酸产生146ATP，3葡萄糖产生114ATP脂肪酸的中间产物供代谢所需要乙酰CoA是重要的中间化合物人体内大约有一半以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，食物中也有不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸的双键大多为順式（三）不饱和脂肪酸的氧化

异构酶催化下生成反烯脂酰辅酶A1.

单不饱和脂肪酸（油酸18:1）的氧化：前三轮正常β-氧化循环后形成Δ3顺烯脂酰辅酶A。有一个双键少一个FAD，少生成2个ATP其余步骤按β氧化进行

亚油酸（C18H32O2）(△9,12)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH油酸（C18H34O2）

(△9)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHα-亚麻酸（C18H30O2）

(△9,12,15)γ-亚麻酸（C18H30O2）

(△6,9,12)2.

多不饱和脂肪酸（亚油酸）的氧化在异构酶和表异构酶催化下（在大肠杆菌中）异构酶表异构酶水化酶D-β-羟八碳脂酰CoAL-β-羟八碳脂酰CoA棕榈酸（C16H32O2）CH3（CH2）14COOH硬脂酸（C18H36O2）CH3（CH2）16COOH脂肪酸的氧化

偶数饱和脂肪酸(C10-20)不饱和偶数脂肪酸(多为顺式结构,极少数为反式结构)亚油酸（C18H32O2）(△9,12)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH油酸（C18H34O2）

(△9)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH异构酶，表异构酶有一个双键就少一个FAD（四）奇数碳脂肪酸的氧化自然界中的脂类中含有的脂肪酸绝大多数为偶数脂肪酸许多植物、海洋植物体、反刍动物如牛、羊等含有奇数脂肪酸（四）奇数碳脂肪酸的氧化丙酰辅酶A羧化酶脂肪酸的氧化方式α-氧化脂肪酸氧化ω-氧化ß-氧化偶数脂肪酸奇数脂肪酸不饱和脂肪酸饱和脂肪酸（五）其它的氧化方式1脂肪酸的α-氧化动物细胞植烷酸代谢羟化酶叶绿素植烷酸（4个甲基支链的20碳脂肪酸）降植烷酸氧化酶异丁酰辅酶A丙酰辅酶A存在于植物种子、叶子，动物脑和肝脏。植烷酸存在于反刍动物脂肪及某些食品中。欠缺α-氧化能造成人体内植烷酸的堆积会导致外周神经炎、运动失调及视网膜炎等症状。称Refsum’sdisease（雷夫苏姆病）由羟化酶（单加氧酶）和氧化酶（脱羧酶）催化脂肪酸的α-氧化特点氧化发生在α-碳原子上。

2ω-氧化氧化发生在ω-碳原子上

动物体内不占主导地位，主要用于分解少于12碳脂肪酸

降解的速度快

浮游细菌通过ω-氧化可迅速将海洋表面的石油中的烃转变脂肪酸，起清除石油污染的作用（六）酮体代谢乙酰辅酶A的代谢去路进入三羧酸循环彻底氧化（肝外组织）生成酮体（肝组织）合成胆固醇、脂肪酸的原料1酮体的合成

（六）酮体代谢2酮体的分解

3酮体生成的意义

1酮体的合成

（六）酮体代谢组成：乙酰乙酸、β-羟丁酸和极少量的丙酮场所：肝脏线粒体

原料：乙酰CoA1酮体的合成

硫解酶HMG辅酶A合成酶（六）酮体代谢HMG辅酶A裂合酶1酮体的合成

（六）酮体代谢组成：乙酰乙酸、β-羟丁酸和极少量的丙酮场所：肝脏线粒体

原料：乙酰CoA2酮体的分解场所：在肝外组织如脑、肌肉、心脏、肾脏等组织酮体是肝内产生、肝外利用正常人血液中酮体含量为0.03-0.5mM酮血症：血中酮体增多，超过正常含量，如饥饿、禁食、糖尿病患者等酮尿症：部分酮体随尿排出，如糖尿病患者（六）酮体代谢组成：乙酰乙酸β-羟丁酸极少量的丙酮（通过尿、肺排出）2酮体的分解（1）在琥珀酰辅酶A转硫酶的催化下硫激酶琥珀酰辅酶A转硫酶ATPAMP+PPi（2）在乙酰乙酸硫激酶的催化下硫激酶2酮体的分解硫激酶琥珀酰辅酶A转硫酶酮体的分解β-羟丁酸β-羟丁酸脱氢酶乙酰乙酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酸硫激酶CoA-SH+ATP琥珀酰CoA转硫酶琥珀酸琥珀酰CoAPpi+AMP硫解酶CoA-SH2乙酰CoANADNADH+H+肝内生酮，肝外用分子量小，溶于水，便于运输和利用3酮体生成的生理意义脑组织的重要能源，尤其在饥饿或缺糖情况下，极易通过血脑屏障，作为大脑的供能物质脂肪酸通过肉毒碱穿梭进入线粒体，在血液中的运输需要白蛋白；酮体进入线粒体和在血液中的转运不需要载体活化的脂肪酸需要经过复杂的过程才能生成一分子乙酰CoA；而乙酰乙酸活化后只需一步反应就可以生成两分子乙酰CoA三甘油三酯的合成代谢

甘油-α-磷酸的合成脂肪酸的合成饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成脂肪酸合成的代谢调节甘油三酯的合成三甘油三酯的合成代谢

动物体内合成脂肪酸的主要器官是肝脏合成脂肪酸的主要原料是乙酰辅酶A消耗ATP、NADPH在细胞质中合成软脂酸，再在线粒体和内质网中加工成人体需要的脂肪酸必需脂肪酸植物体内合成脂肪酸的场所是质体（一）甘油-α-磷酸的合成（二）脂肪酸的合成（动物）细胞质中饱和脂肪酸的合成合成的原料--乙酰CoA：每循环（转移、缩合、加氢、脱水、再加氢）一次延长2个碳原子线粒体（或微粒体）中脂肪酸的合成

丙二酸单酰辅酶A是酰基供体脂肪酸合成酶系

不饱和脂肪酸的合成

（二）脂肪酸的合成1细胞质中饱和脂肪酸的合成（1）合成的原料--乙酰CoA原料来源：将乙酰CoA由线粒体运至细胞质

脂肪酸氧化，糖氧化（线粒体）柠檬酸穿梭：将乙酰CoA由线粒体运至细胞质产生NADPH将乙酰CoA由线粒体运至细胞质产生NADPH（2）丙二酸单酰辅酶A的生成酰基供体乙酰辅酶A羧化酶乙酰辅酶A羧化酶（以大肠杆菌为例）生物素羧化酶（BC）生物素羧基载体蛋白（BCCP）羧基转移酶（CT）BCCP：生物素羧基载体蛋白，是生物素的载体，无酶促活性多酶复合物：由3个亚单位组成，辅基是生物素BC：生物素羧化酶，催化生物素的羧化反应CT：羧基转移酶，将羧基从羧基生物素转移给乙酰辅酶A乙酰辅酶A羧化酶生物素为辅酶在细胞质中,携带和转移羧基关键调控酶三甘油三酯的合成代谢

动物体内合成脂肪酸的主要器官是肝脏合成脂肪酸的主要原料是乙酰辅酶A消耗ATP、NADPH在细胞质中合成软脂酸，再在线粒体和内质网中加工成人体需要的脂肪酸必需脂肪酸植物体内合成脂肪酸的场所是质体（二）脂肪酸的合成（动物）细胞质中饱和脂肪酸的合成合成的原料--乙酰CoA：每循环（转移、缩合、加氢、脱水、再加氢）一次延长2个碳原子线粒体（或微粒体）中脂肪酸的合成

丙二酸单酰辅酶A是酰基供体脂肪酸合成酶系

不饱和脂肪酸的合成

（二）脂肪酸的合成1细胞质中饱和脂肪酸的合成（1）合成的原料--乙酰CoA原料来源：将乙酰CoA由线粒体运至细胞质

脂肪酸氧化，糖氧化（线粒体）柠檬酸穿梭：（3）脂肪酸合成酶系（2）丙二酸单酰辅酶A的生成（3）脂肪酸合成酶系原核生物如大肠杆菌中，6个多肽链和1个酰基载体蛋白（ACP）真核生物如酵母中，2个多肽链和1个ACP在哺乳动物中，1个多肽链和1个ACP（3）脂肪酸合成酶系大肠杆菌脂肪酸多酶复合体（6个多肽链和1ACP）（3）脂肪酸合成酶系哺乳动物脂肪酸合成多酶复合体（1个多肽链和1ACP）磷酸泛酰巯基乙胺脂酰基结合点酰