第五章脂类的代谢

第五章脂类的代谢

脂类是脂肪及类脂的总称，是一类不溶于水而易溶于有机溶剂如乙醚、氯仿、丙酮等，并能为机体利用的有机化合物。它是动物和植物体的重要组成成分。脂类按其化学结构可分为单脂和复脂两大类。重要的单脂为脂肪，是甘油的三脂肪酸酯，它占食物脂的99%。复脂也称类脂，包括固醇及其酯、磷脂、糖脂等，它们除了含有脂肪酸和各种醇以外，还含有糖、磷酸及胆碱等物质。

第一节概述一、脂肪和类脂在体内的分布人体的脂肪绝大部分储存在脂肪组织中，即分布在皮下结缔组织、腹腔大网膜及肠系膜等处，这部分脂肪称为储存脂(storedfat)，是机体储存能量的一种形式，脂肪组织则称为脂库。储存脂在正常体温下多为液态或半液态，皮下脂肪含不饱和脂酸较多，所以熔点低且流动度大，这就使得皮下脂肪能在较冷的体表温度下仍保持液态，从而有利于各种代谢的进行。机体深处的储存脂熔点较高，通常处于半固体状态，因此有利于保护内脏器官。脂肪在不同个体间差异较大，同一个体的不同时期也有明显的差异。一般成年男性的脂肪含量占体重的10％～20％，女性稍高。体内的脂肪含量还受营养状况和机体活动等诸多因素的影响，当进食的热量超过消耗的热量时，储存脂增加，反之则减少，因此储存脂又称为可变脂。脂肪在细胞内主要以乳化状的微粒存在于胞浆中，也能与蛋白质和其他类脂疏松地结合而形成复杂的脂蛋白形式存在。类脂是生物膜的基本组成成分，约占体重的5％。类脂在体内的含量不受营养状况和机体活动的影响，因此又称固定脂或基本脂。类脂主要存在于细胞的各种膜性结构中，不同的组织中类脂的含量不同，以神经组织中较多，而一般组织中则较少。二、脂质的主要生理功能（一）储能与供能

脂肪的主要功能是储能与供能，在体内氧化分解时可释放出大量能量以供机体利用。人体生理活动所需的能量20％～30％由脂肪提供。1g脂肪彻底氧化分解可释放出38.9kJ(9.3kcal)的能量，比同等重量的糖或蛋白质大一倍多。体内可储存大量的脂肪，在饥饿或禁食等特殊情况时可被动员，以满足机体能量的需要。

(二)维持正常生物膜的结构与功能

类脂，特别是磷脂和胆固醇是构成所有生物膜如细胞膜、线粒体膜、核膜及内质网膜等的重要组成成分，它们与蛋白质结合形成脂蛋白参与生物膜的组成。细胞膜含胆固醇较多，而亚细胞结构的膜含磷脂较多。(三)转变成多种重要的生理活性物质脂质提供必需的脂肪酸如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。在体内可转变成多种重要的生理活性物质，如花生四烯酸可转变成前列腺素、白三烯及血栓素等多种生物活性物质。胆固醇在体内可转变成胆汁酸、维生素D3、性激素及肾上腺皮质激素等具有重要生理功能的物质。(四)参与物质代谢调节细胞膜上的磷脂酰肌醇4，5一二磷酸被磷脂酶水解生成三磷酸肌醇和甘油二酯，两者均为激素作用的第二信使参与代谢调节。此外，脂肪还可协助脂溶性维生素A、D、E、K和胡萝卜素等吸收。存在于器官组织间，使器官之间减少摩擦，免受损伤。不易传热，防止体温过度散失，维持体温恒定。三、脂肪的消化与吸收

(一)脂质的消化食物中的脂质主要是脂肪，此外还有少量的磷脂、胆固醇及胆固醇酯等。脂质的消化主要在小肠上段进行。在该处有胆汁和胰液的流入。胆汁中含有胆汁酸盐，胆汁酸盐属于一种较强的乳化剂，能降低油与水相之间的界面张力，使脂肪及胆固醇酯等疏水性脂质乳化成细小微团(micelles)，增加消化酶对脂质的接触面，有利于脂质的消化。胰液中含有胰脂酶(pancreatic1ipase)、磷脂酶A2(phospholipaseA2)、胆固醇酯酶(cholesterolesterase)和辅脂酶(colipase)等消化酶。胰脂酶催化甘油三酯水解生成甘油一酯和脂酸。辅脂酶本身不具有脂肪酶的活性，但它是脂胰酶水解甘油三酯必不可少的辅因子，它能与胰脂酶结合并同时与甘油三酯结合，使其锚于微团的水油界面上，有利于胰脂酶发挥催化甘油三酯的水解作用。磷脂酶A2催化磷脂水解生成脂酸和溶血磷脂。胆固醇酯酶催化胆固醇酯水解生成游离胆固醇和脂酸。脂质的消化产物包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等，这些消化产物可与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团(mixedmicelles)。这种微团体积小，极性大，易扩散，可穿过小肠黏膜细胞表面的水屏障被肠黏膜细胞所吸收。

(二)脂质的吸收脂质吸收的主要部位在十二指肠下部和空肠上部。短链脂酸(C2～C4)及中链脂酸(C6～C10)构成的甘油三酯经胆汁酸盐乳化后即可被吸收。进入肠黏膜细胞后由脂肪酶催化水解生成甘油和脂酸，通过门静脉进入血液循环。长链脂酸(C12～C26)及甘油一酯吸收入肠黏膜细胞后重新合成甘油三酯并与磷脂、胆固醇、胆固醇酯及载脂蛋白(apolipoprotein，apo)结合成乳糜微粒(chylomicron，CM)经淋巴进入血液循环。四、脂肪的贮藏与动员生物体所有组织都能贮存脂肪，但主要贮存在脂肪组织中。因此，称脂肪组织为脂库。由于食物的来源、环境条件、生活习惯等不同，贮存脂肪的性质也不同。但是长期食用同样类型食物时，也能改变贮脂的性质。脂肪的动员是指脂肪在激素敏感脂肪酶的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程。激素敏感脂肪酶(HSI。)是脂肪动员的关键酶，其活性受激素的调节。HSI的激活剂是胰高血糖素等，抑制剂是胰岛素等。正常情况，机体在胰岛素和胰高血糖素等的作用下，脂肪动员的速度由脂解和酯化两个相反的过程调节，所以脂肪的贮存与动员是动态平衡的，并且贮存和动员是处于不断的更新状态中。

第二节脂肪的分解代谢

脂肪是生物体中重要的贮藏物质，它将能量和各种代谢中间物提供给各种生命活动，这是通过脂肪的分解代谢来实现。脂肪的分解必须有充分的氧供应才能进行，这和糖可以在无氧下进行分解是不同的。一、脂肪的降解

储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸及甘油并释放入血以供其它组织氧化利用，该过程称为脂肪的动员。脂肪经脂肪酶催化水解，水解产物然后按各自不同的途径进一步分解或转化。动植物组织中一般有三种脂肪酶，脂肪酶、二脂酰甘油脂肪酶、单脂酰甘油脂肪酶，它们将脂肪逐步水解成脂肪酸和甘油。水解过程见图。在脂肪动员中，脂肪细胞内激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL）起决定性作用，它是脂肪分解的限速酶。由于它可受多种激素调控，故称为激素敏感性脂肪酶。能促进脂肪分解的激素称为脂解激素，如肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素（ACTH）及促甲状腺素（TSH）等。胰岛素、前列腺素E2(PGE2)及烟酸等抑制脂肪的分解，对抗脂解激素的作用。活化的脂肪酶使脂肪水解成脂肪酸和甘油，这两种水解产物再分别进行氧化分解。二、甘油三酯的分解代谢（一）甘油的分解

甘油溶于水，直接由血液运送至肝、肾、肠等组织。主要在肝脏甘油激酶的作用下，消耗ATP，转变为３-磷酸甘油，然后脱氢生成磷酸二羟丙酮，循糖代谢途径进行分解或经糖异生转变为糖。甘油的分解过程如下：磷酸甘油脱氢酶催化的反应是可逆的，故糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮也能还原成磷酸甘油。肌肉和脂肪组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。（二）脂肪酸的β－氧化作用

在氧供给充足的条件下，脂肪酸在体内可被彻底氧化为CO2和H2O并释放大量能量供机体利用。除成熟红细胞和脑组织外，几乎所有组织都能氧化利用脂肪酸，但以肝和肌肉组织最为活跃。已经知道，脂肪酸是通过β-氧化作用被降解的，辅酶Ａ在脂肪酸的β-氧化起始过程即脂肪酸的活化反应中具有重要作用。(1)β-氧化的反应过程（饱和偶数碳原子脂肪酸的氧化分解）a脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成：在体内饱和偶数碳原子脂肪酸占绝对优势，其氧化分解是在细胞的线粒体中进行，线粒体含有脂肪酸氧化的全部酶系。脂肪酸进行β-氧化前必须活化，活化在线粒体外进行。内质网及线粒体外膜上的脂酰辅酶Ａ合成酶在ATP、CoASH、Mg2+的存在下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。脂肪酸活化后不仅含有高能硫酯键，而且增加了水溶性，可提高脂肪酸的代谢活性。反应生成的焦磷酸（PPi）立即被细胞内的焦磷酸酶水解，阻止逆向反应的进行。故一分子脂肪酸活化，实际上消耗了两个高能磷酸键。在脂肪组织中有三种脂酰CoA合成酶：⑴乙酰CoA合成酶：以乙酸为主要底物；⑵辛酰CoA合成酶：以辛酸为主要底物，作用范围可自4C~12C羧酸；⑶十二碳酰CoA合成酶，对12C羧酸的活力最强，作用范围自12C~20C羧酸。b脱氢反应：脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶的催化，脱去两个氢，在其α，β碳之间形成一个带有反式双键的△２－反烯酯酰CoA，此脱氢酶的辅基为FAD：

c水合反应：△２－反烯酯酰CoA在△２－反烯酯酰CoA水合酶的催化下，双键水解生成L―β―羟脂酰CoA：反烯脂酰CoA水合酶具有立体专一性，专一催化△2-反式烯脂酰CoA。d脱氢反应：L-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶的催化下，脱氢氧化生成β-酮脂酰CoA，该脱氢酶的辅酶为NAD+：e硫解断链：β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶的催化下，和另一分子CoA作用，硫解产生一分子乙酰CoA和比原来减少了两个碳原子的脂酰CoA：综上所述，一分子脂肪酸活化生成脂酰CoA，通过脱氢、水合、再脱氢和硫解等4步反应(为一次β-氧化)后，生成一分子乙酰CoA和少了两个碳原子的脂酰CoA。新生成的脂酰CoA可继续重复上述4步反应，直至完全分解为乙酰CoA为止。脂肪酸氧化过程见下图。图9-1脂肪酸的β－氧化过程（2）肉毒碱的作用脂肪酸的β-氧化在线粒体的基质中进行，而脂肪酸的活化在细胞液中进行。长链脂酰CoA是不能直接透过线粒体内膜的，我们现在知道长链脂酰CoA是通过一种特异的转运载体进入线粒体内膜的，这个载体就是肉毒碱：图9-2.长链脂酰CoA进入线粒体的机制脂酰CoA进入线粒体是脂肪酸β-氧化的主要限速步骤，肉碱脂酰转移酶Ⅰ是β-氧化的限速酶。当饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时，机体不能利用糖，需要脂肪酸氧化供能，此时肉碱脂酰转移酶Ⅰ活性增加，脂肪酸氧化增强；相反饱食后，脂肪合成及丙二酰CoA浓度增加，后者抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ活性，脂肪酸的氧化被抑制。（3）不饱和脂肪酸的氧化机体中不饱和脂肪酸也在线粒体中进行β-氧化，所不同的是饱和脂肪酸β-氧化过程中产生的烯脂酰CoA是反式△2烯脂酰CoA，而天然不饱和脂肪酸中的双键均为顺式。因此当不饱和脂肪酸在氧化过程中产生顺式△3中间产物时，需经线粒体内特异的△3顺-△2反烯脂酰CoA异构酶的催化，将△3顺式转为β-氧化酶系所需的正常的△2反式构型，β-氧化才能进行。反应过程如下：对于多不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸等，在β-氧化过程中生成△2顺烯脂酰CoA，再水解生成D-β-羟脂酰CoA，此时须经线粒体的β-羟脂酰CoA表异构酶的催化，将D构型的右旋体转变为β-氧化酶系所催化的L构型左旋体，才能继续氧化。如例：（4）β-氧化过程中能量的生成以软脂酸为例计算其完全氧化生成的ATP分子数。软脂酸为十六碳酸，须经7次β-氧化循环，共生成8分子乙酰CoA，一次β-氧化有两次脱氢反应，分别生成FADH2和NADH，FADH2可通过呼吸链产生1.5分子ATP，NADH通过呼吸链产生2.5分子ATP，故一次反应可生成4分子ATP。每分子乙酰CoA经循环可产生10分子ATP，脂肪酸活化成脂酰CoA时消耗2分子ATP，故1分子软脂酸完全氧化成H2O和CO2生成的ATP分子是:7×4+8×10―2=1061mol软脂酸在体外彻底氧化成CO2和H2O时的自由能为9791KJ，故其能量利用率为：106×51.6/9791=55.9%即软脂酸在体内氧化生成的能量55.9%储存在ATP中，其余以热量丧失。由此可见，脂肪酸和葡萄糖一样都是机体的重要能源。（三）脂肪酸氧化的其他途径

脂肪酸除进行β-氧化作用外，还有少量可进行其他方式氧化，如α-氧化和ω-氧化。α-氧化作用在哺乳动物的肝和脑组织中进行，由微粒体氧化酶系催化，使游离的长链脂肪酸的α-碳上被氧化成羟基，生成α-羟脂酸。奇数碳原子脂肪酸的氧化人体含有极少数奇数碳原子脂肪酸，β-氧化后除生成乙酰CoA外，最后可得到丙酰CoA。后者在含有生物素辅基的丙酰辅酶A羧化酶、甲基丙二酰CoA表异构酶、甲基丙二酰CoA变位酶的作用下生成琥珀酰CoA，进入TCA循环彻底被氧化。改结构式（四）酮体的生成和利用乙酰乙酸、β-羟丁酸及丙酮三者统称酮体。酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，这是因为肝具有活性较强的合成酮体的酶系，而又缺乏利用酮体的酶系。（1）酮体的生成脂肪酸在线粒体内经β-氧化生成的大量乙酰CoA，是合成酮体的原料。合成在线粒体内酶的作用下，分三步进行：①2分子乙酰CoA在肝线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释出1分子CoASH。②乙酰乙酰CoA在羟甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)合成酶的催化下，再与1分子乙酰CoA缩合生成羟甲基戊二酸单酰CoA，并释出1分子CoASH。③羟甲基戊二酸单酰CoA在HMGCoA裂解酶的作用下，生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜β-羟基丁酸脱氢酶的催化下，被还原成β-羟基丁酸，所需的氢由NADH提供，反应速度由NADH/NAD+的比值决定，部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧生成丙酮。酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶CoASHHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|CH3COSCoAHMGCoA是酮体生成的中间产物，它也是合成胆固醇的中间产物。由于上述反应都是可逆的，因此HMGCoA是脂肪酸、酮体及胆固醇代谢的共同中间产物，在脂类代谢中具有重要意义。（2）酮体的利用肝线粒体内含有各种合成酮体的酶系，尤其是HMGCoA合成酶，因此合成酮体是肝特有的功能，但是肝氧化酮体的酶活性很差，因此肝不能利用酮体。肝产生的酮体只能透过细胞膜进入血液运输到肝外组织进一步氧化分解。酮体的利用过程如下：β-羟丁酸首先氧化成乙酰乙酸，然后乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶(在心、肾、脑及骨骼肌的线粒体中活性较高)或乙酰乙酸硫激酶的作用下，生成乙酰乙酰CoA，再与第二个分子辅酶A作用形成2分子乙酰辅酶A，再依前述途径氧化分解。酮体的另一化合物丙酮除随尿排出外，有一部分直接由肺部呼出。丙酮在体内也可转变成丙酮酸或甲酰基、乙酰基参与代谢。在脂肪氧化供能的过程中，酮体是联系肝与肝外组织之间的一种特殊运输形式。它说明了器官和组织之间的协调配合和分工。一方面肝利用其特有的强活性脂肪酸氧化酶系和酮体生成酶系，快速的氧化分解脂肪酸，再转运给肝外组织利用；另一方面酮体溶于水，分子小，能透过血脑屏障及肌肉毛细血管壁，是肌肉、脑等组织的重要能源。长期饥饿状态下，脑组织所需要的能量约75％由酮体提供。

三、多不饱和脂肪酸的衍生物

前列腺素(prostaglandin，PG)、血栓烷(thromboxane，TX)和白三烯(1eukotrienes，LT)是体内一类重要的生物活性物质，它们均由花生四烯酸衍生而来。近年来研究发现，PG、TX及LT均可作为短程信使在几乎所有细胞内参与代谢活动，而且与炎症、免疫、过敏及心血管病等重要病理过程有关。

(一)前列腺素及血栓烷的合成

除红细胞外，全身各组织细胞都具有合成PG的能力。在某些刺激因素如血管紧张素Ⅱ、缓激肽、肾上腺素、凝血酶及某些抗原抗体复合物等作用下，磷脂酶A2被激活，水解细胞膜上的磷脂释放花生四烯酸。花生四烯酸在环加氧酶作用下，导入两分子的氧，生成PGG2，PGG2不稳定，很快在过氧化物酶催化下转变为PGH2。PGH2是合成各种PG及TX的中间物，在不同酶的作用下可分别生成PGD2、PGE2、PGF2、PGI2及TXA2和TXB2(图)。(二)白三烯的合成

白三烯也是花生四烯酸的衍生物。花生四烯酸在5-脂加氧酶作用下，加入1分子氧生成5-氢过氧化廿碳四烯酸(5一hydroperoxyeicotetraenoicacid，5-HPETE)，然后5-HPETE经脱水酶催化脱去1分子水生成LTA4，LTA4不稳定，若经水解酶催化加水可生成LTB4，若经谷胱甘肽转硫酶催化则与谷胱甘肽结合生成LTC4。LTC4可继续在-谷氨酰转肽酶催化下，除去谷氨酸残基生成LTD4，LTD4又可经氨基肽酶催化，脱去甘氨酸残基生成LTE4，接着LTE4再经-谷氨酰转肽酶催化，结合谷氨酸即形成LTF4(图)。LTC4、LTD4、LTE4、LTF4的共同结构特点是在C6位上连接一个硫原子(S)，S又与氨基酸相连，故统称为硫肽白三烯。、(三)PG、Tx和LT的生理功能

PG、TX和LT在体内的特点是：①含量低，仅10―11mol／L；②半寿期短，仅1～2min；③具有多方面的重要生理功能。1．PG的生理功能PGE2能促进局部血管扩张及毛细血管通透性增加，是诱发炎症的主要因素之一。PGE2和PGA2能使动脉平滑肌扩张，进而使血压下降。PGE2和PGI2具有抑制胃酸分泌、促进胃肠平滑肌蠕动的作用。此外，PGI2还具有很强的抑制血小板聚集和扩张血管平滑肌的作用。PGF2则可促进卵巢平滑肌收缩引起排卵，并增强子宫收缩促进分娩。2．TX的生理功能TXA2主要由血小板合成，它具有强烈收缩支气管平滑肌的作用，并能促进血小板聚集和血管收缩，从而促进凝血和血栓的形成，与PGI2的作用相拮抗。TXA2还可增加中性粒细胞的化学趋向性。3．LT的生理功能近年来研究证实LT是一类引起过敏反应的慢反应物质(slowreactingsubstanceofanaphylaxis，SRS-A)，可使支气管平滑肌收缩，且作用缓慢而持久。白细胞、血小板、肥大细胞和巨噬细胞等都能合成LT，并主要在白细胞合成。另外，LT还具有调节白细胞趋化性、激活腺苷酸环化酶、诱发多核白细胞脱颗粒、促进溶酶体释放蛋白水解酶类等多种功能，因而可使炎症及过敏反应加重。

第三节脂肪的合成代谢

脂肪主要储存于脂肪组织中。如果在一段时间内摄入的供能物质超过体内消耗所需时，体重就会增加，主要是由于体内脂肪的合成增加所致。脂肪的合成有两个途径：一种是利用食物中的脂肪转化为人体的脂肪，因为一般食物中摄入的脂肪量不多，故这种来源的脂肪亦较少；另一种是将糖类等转化为脂肪，这是体内脂肪的主要来源。脂肪组织和肝脏是体内合成脂肪的主要部位。其他许多组织如肾、脑、肺、乳腺等组织也都能合成脂肪。合成脂肪的原料是磷酸甘油和脂肪酸。一、α-磷酸甘油的合成合成脂肪所需的α-磷酸甘油可由糖酵解产生的磷酸二羟丙酮还原而得，亦可由脂肪动员产生的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作用而成。

因磷酸甘油的生成是以糖代谢的中间产物为原料，故糖的分解有利于磷酸甘油的生成，从而促进脂肪的合成。二、脂肪酸的生物合成（一）脂肪酸的从头合成a脂肪酸生物合成的原料和部位现已知饱和脂肪酸的生物合成是在细胞内非颗粒的胞浆中进行的，而饱和脂肪酸碳链的延长(十六碳链以上)则在线粒体和微粒体中进行。合成脂肪酸的直接原料是乙酰CoA，凡是在体内分解生成乙酰CoA的物质都能用于合成脂肪酸，糖的分解物中有大量乙酰CoA，故糖是脂肪酸合成的最主要来源。乙酰CoA在胞浆中脂肪酸合成酶系的催化下，合成十六碳酸。乙酰CoA在线粒体内生成，不能自由进出线粒体膜，必须有其他物质携带才能透过线粒体膜转入细胞浆，再释放出来作为合成脂肪酸的原料。乙酰CoA由线粒体转入到细胞浆主要通过柠檬酸-丙酮酸循环完成。在此循环中，乙酰CoA首先在线粒体内与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，通过线粒体内膜上的载体转运即可进入胞液，在胞液中ATP-柠檬酸裂解酶的催化下，柠檬酸裂解释放出乙酰CoA及草酰乙酸，前者即可用于脂肪酸的合成，后者则在苹果酸脱氢酶的催化下还原成苹果酸，再经线粒体内膜载体转运入线粒体内。苹果酸也可以在苹果酸酶的作用下分解为丙酮酸，再运入线粒体内，并最终形成草酰乙酸，再参与转运乙酰CoA。图9-3柠檬酸-丙酮酸循环b脂肪酸生物合成的过程①

丙二酸单酰CoA的合成乙酰CoA由乙酰CoA羧化酶催化生成丙二酸单酰CoA，该步反应不可逆，是脂肪酸合成的关键步骤，乙酰CoA羧化酶也就成为脂肪酸合成酶系中的限速酶。柠檬酸、异柠酸等均能激活乙酰CoA羧化酶，高糖饮食亦能使酶活性增强，促使糖转变为脂肪酸，但长链脂酰CoA及高脂肪膳食则能抑制酶活性。最近证明乙酰CoA羧化酶也受磷酸化、去磷酸化的调节。此酶可被一种依赖于AMP的蛋白激酶磷酸化而失活，胰高血糖素可激活此酶而抑制乙酰CoA羧化酶的活性，而胰岛素则能通过蛋白磷酸酶的作用使磷酸化的乙酰CoA羧化酶脱去磷酸基团而恢复活性。②脂肪酸的合成从乙酰CoA及丙二酸单酰CoA合成长链脂肪酸是一个重复加成的过程，每次延长2个碳原子。催化脂肪酸合成的酶是多酶聚合体，这一包括七个酶的多酶聚合体总分子量约为27万，聚合体的成分不能分开，否则失去活性。现已查明这一复合酶系为二聚体，两个亚基相同，它包括脂肪酸合成酶系的全部7个酶和脂酰载体蛋白(acylcarrierprotein,ACP)。多酶体系的一个亚基ACP的巯基(-SH)与另一个亚基的β-酮脂酰合成酶分子内半胱氨酸残基的-SH紧密相邻，因为这两个-SH均参与脂肪酸合成酶系的作用，所以只有二聚体才有活性。ACP是一种对热稳定的蛋白质，分子量约9000，由77个氨基酸残基组成，在其36位丝氨酸残基连有4’-磷酸泛酰巯基乙胺，ACP辅基的-SH和CoA一样在反应中作为脂酰基的载体，牢固地结合于脂肪酸合成酶系中，成为合成脂肪酸过程中不可缺少的组分。图9-4脂肪酸合成酶多酶复合体示意图软脂酸的合成过程可概括如下：(a)乙酰-ACP和丙二酸单酰-ACP的生成：在脂肪酸合成酶系的乙酰CoA-ACP转酰基酶的催化下，乙酰基由CoA的-SH转移到ACP的-SH上，反应如下：

生成的乙酰ACP的酰基再转移到紧邻的另一亚基的β-酮脂酰合成酶的半胱氨酸残基的-SH上:这样ACP的-SH重新游离出来后，与丙二酸单酰CoA作用生成丙二酸单酰ACP：(b)缩合反应：

β-酮脂酰合成酶上所结合的乙酰基转移到丙二酸单酰ACP上的第二个碳原子上，由β-酮脂酰合成酶催化缩合，裂解出CO2

，生成乙酰乙酰ACP：乙酰CoA羧化时进入的CO2实际上起催化作用，2分子的CH3CO.CoA此时缩合形成了一个C4片断：(c)第一次还原反应：乙酰乙酰ACP(β-酮脂酰ACP)由β-酮脂酰ACP还原酶催化，由NADPH提供氢还原成β-羟脂酰ACP：(d)脱水反应：生成的β-羟脂酰ACP再由β-羟脂酰ACP脱水酶催化脱水，生成α,β-不饱和烯脂酰ACP：(e)第二次还原反应：

由NADPH供氢，α,β-不饱和烯脂酰ACP由烯脂酰还原酶催化，生成饱和的脂酰ACP:生成的丁酰ACP比开始的乙酰ACP增加了两个碳原子，然后丁酰基再从ACP转移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复缩合、还原、脱水、还原4步反应，丁酰基转移到丙二酸单酰ACP上的第二个碳起缩合反应，同时放出CO2,这样重复一次加上一个C2片断,经过7次重复，合成软脂酰ACP，再经硫激酶作用脱去ACP生成软脂酸。总反应可表示如下:（二）线粒体与内质网脂肪酸延长酶系脂肪酸合成酶系只能合成到16碳的软脂酸，进一步延长碳链成更高级脂肪酸的作用，可由两个酶系统经两条途径完成：一条由线粒体中的酶系统将脂肪酸延长，另一条由粗面内质网中的酶系统将碳链延长。a线粒体脂肪酸延长酶系：在此酶系催化下，软脂酰CoA与乙酰CoA缩合生成β-酮硬脂酰CoA，然后由NADPH+H+供氢，还原为β-羟硬脂酰CoA，又脱水生成α,β-硬脂烯酰CoA，再由NADPH+H+供氢，还原为硬脂酰CoA。过程与β-氧化的逆反应基本相似，但需α,β-烯脂酰还原酶及NADPH+H+。通过此种方式，每一轮反应可加上2个碳原子，一般可延长碳链至24或26个碳原子。b内质网脂肪酸延长酶系：以丙二酸单酰CoA为二碳单位的供给体，由NADPH+H+供氢，通过缩合、加氢、脱水及再加氢反应，每一轮可增加2个碳原子，反复进行可使碳链逐步延长。其合成过程与软脂酸的合成相似，但脂酰基是连在CoASH上进行反应，而不是以ACP为载体，一般可将脂肪酸碳链延长至24碳。（三）不饱和脂肪酸的合成人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸(16:1,△9)、油酸(18:1,△9)、亚油酸(18:2,△9,12)、亚麻酸(18:3,△9,12,15)及花生四烯酸(20:4,△5,8,11,14)等。前两种单不饱和脂肪酸可由人体自身合成，而后三者多不饱和脂肪酸必须从食物摄取，哺乳动物自身不能合成。这是因为动物只有△4、△5、△8、△9去饱和酶，缺乏△9以上的去饱和酶。而植物则含有△9、△12、△15去饱和酶，故亚油酸、亚麻酸及花生四烯酸称必须脂肪酸，必须由植物获得，引入体内的亚油酸可转变为多不饱和脂肪酸。动物体内的去饱和酶是镶嵌在肝内质网上，其催化脱氢过程已基本明了，此氧化脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。图9-5显示：由NADH提供电子，经细胞色素b5传递至△9去饱和酶中的Fe3+，再激活O2使硬脂酸脱去2H成油酸。图9-5内质网去饱和酶及电子传递系统示意图三、脂肪的生物合成

脂肪的生物合成主要在肝脏、脂肪组织和小肠中进行。2分子脂酰CoA经过转酰基酶的催化，将脂酰基转移到α-磷酸甘油分子上，生成磷酸甘油二脂，又称磷脂酸，然后水解掉磷酸基团，生成甘油二酯，再与1分子脂酰CoA作用，生成脂肪。磷酸甘油转酰基酶磷酸甘油溶血磷脂酸转酰基酶磷酸甘油二酯磷脂酸磷酸酶甘油二酯甘油二酯转酰基酶脂肪

四、脂肪代谢的调节

脂肪代谢调节的研究十分受人关注，因为影响人类健康的主要疾病心血管病、高血脂、肥胖等都与脂肪代谢失调有关。同时油料作物的出油率也与脂肪代谢调节有关。脂肪代谢的调节可从以下三方面进行分析。（一）不同组织器官中的脂肪转运与代谢调节脂肪及其代谢产物通过血液循环可以在不同器官间转运，且受多种因素的调控。当机体摄取的能量不足时，储存在脂肪组织中的脂肪将被动员起来，水解成游离脂肪酸和甘油，从脂肪组织扩散进入血液，同时血液中的游离脂肪酸也可进入脂肪组织，与磷酸甘油合成脂肪，由于脂肪组织中甘油激酶活性很低，所以形成脂肪的磷酸甘油来自糖代谢。脂肪组织所释放的游离脂肪酸与血清蛋白形成复合物，可将脂肪酸运送到肌肉和肝脏等器官中。肝脏也能将游离脂肪酸转化成脂肪，然后以脂蛋白的形式重新回到血浆中。各组织器官脂肪转运与代谢的关系如下图所示。（二）激素对脂类代谢的调节胰岛素、肾上腺素、生长激素、高血糖素、促肾上腺皮质激素、甲状腺素、甲状腺刺激激素、前列腺素等对脂肪代谢影响较大。其中胰岛素和前列腺素等能抑制脂肪动员和分解，称它们为抑脂解激素。肾上腺素、生长激素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、甲状腺素、甲状腺刺激激素都能促使脂肪分解，被称为脂解激素。动员激素作用机制是：通过激活腺苷环化酶，促使环腺苷酸的生成，环腺苷酸作为第二信使激活蛋白激酶，使脂肪酶活化，促进脂肪分解。抑脂解激素则与动员激素作用相反。激素对脂肪代谢的调节是动态平衡过程，一旦失衡机体就会出现病症。三、脂肪酸的代谢调节1．脂肪酸分解调节在脂肪酸-氧化中，限速步骤是活化的脂酰CoA从线粒体外转运至线粒体内，其关键酶是肉毒碱脂酰转移酶I，脂肪酸合成途径中的第一个中间产物丙二酸单酰CoA是该酶的抑制剂，当细胞能量较高时，它使肉毒碱脂酰转移酶I的活性降低，脂酰CoA不能穿过，因而无法氧化。同时，NADH可抑制3-羟脂酰脱氢酶，乙酰CoA可抑制硫解酶。2．脂肪酸合成调节乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，该酶是变构酶。柠檬酸能促进无活性的单体聚集成有活性的全酶，利于脂肪酸的合成；而软脂酰CoA则抑制脂肪酸等的合成。当细胞处于高能量状态时，线粒体中乙酰CoA和ATP含量较多，可抑制三羧酸循环中异柠檬酸脱氢酶的活性，使柠檬酸含量增加，加速脂肪酸的合成。脂肪酸合成的调节乙酰CoA羧化酶是脂酸生物合成的限速酶，各种因素对脂肪酸生物合成的调节主要通过影响该酶的活性实现。(1)激素的调节调节脂肪酸生物合成的激素主要包括胰高血糖素、肾上腺素及胰岛素等。胰高血糖素和肾上腺素能抑制乙酰CoA羧化酶的活性，使脂肪酸的合成减少，而胰岛素可通过诱导乙酰CoA羧化酶的合成，促进脂酸的合成。(2)代谢物的调节乙酰CoA和NADPH的增多，有利于脂肪酸的合成，因此，进食糖类使糖代谢增强时，可促进脂肪酸的生物合成。体内柠檬酸及异柠檬酸增多时，可激活乙酰CoA竣化酶，使脂酸的合成增加。进食高脂肪膳食或饥饿脂肪动员增强时，脂酰CoA增多，可反馈抑制乙酰CoA羧化酶的活性，使脂酸的合成减少。第四节磷脂的代谢

磷脂是一类含磷酸的类脂，按其化学组成不同可分为甘油磷脂(phosphoglyceride)与鞘磷脂(sphingomyelin)，前者以甘油为基本骨架，后者则以鞘氨醇为基本骨架。体内含量最多的磷脂是甘油磷脂，而且分布广。鞘磷脂主要分布于大脑和神经髓鞘中。

一、甘油磷脂的代谢甘油磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸及含氮化合物等组成，其基本结构为：

在甘油的1位和2位羟基上各结合1分子脂酸，通常2位脂酸为花生四烯酸。3位羟基上结合1分子磷酸。根据与磷酸羟基相连的取代基团不同，可将甘油磷脂分为磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸及磷脂酰肌醇等(表5)。体内以卵磷脂和脑磷脂的含量最多，占组织及血液中磷脂的75%以上。（一）甘油磷脂的分解代谢

生物体内存在着能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类，它们作用的部位及生成的产物见图。磷脂酶A1和磷脂酶A2分别作用于甘油磷脂的1位和2位酯键，磷脂酶B1和磷脂酶B2分别作用于溶血磷脂的l位和2位酯键，磷脂酶C作用于3位的磷酸酯键，而磷脂酶D则作用于磷酸取代基间的酯键。磷脂酶A2存在于各组织细胞膜和线粒体膜，以酶原形式存在于胰腺中，其作用是催化甘油磷脂中2位酯键水解生成溶血磷脂和多不饱和脂肪酸。溶血磷脂是一种较强的表面活性物质，能使红细胞膜或其他细胞膜破坏引起溶血或细胞坏死。临床上急性胰腺炎的发病，就是由于某种原因使磷脂酶A2激活，导致胰腺细胞膜受损，胰腺组织坏死。毒蛇唾液中含有磷脂酶A2，因此被毒蛇咬伤后可引起溶血。

甘油磷脂最终被完全水解为脂肪酸、甘油、磷酸、胆碱、胆胺等，它们分别参与代谢。脂肪酸经β-氧化作用而分解，甘油可纳入糖代谢中，胆碱经氧化和脱甲基作用生成甘氨酸。（二）甘油磷脂的生物合成

体内甘油磷脂一部分由食物中来，一部分在各组织内质网上经过一系列的酶催化而成。全身各组织细胞均可合成甘油磷脂，肝、肾及小肠等组织是合成甘油磷脂最活跃的场所。合成的原料为磷酸、甘油、脂肪酸、胆碱或乙醇胺等。其中必需脂肪酸只能由食物供应，其他原料可在体内合成：如蛋白质分解所产生的甘氨酸、丝氨酸及甲硫氨酸即可作为乙醇胺、胆碱的原料。磷脂酰胆碱(卵磷脂)及磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)合成的基本过程如下：丝氨酸可转变成乙醇胺，再由甲硫氨酸提供甲基合成胆碱。胆碱和乙醇胺在相应激酶和相应转移酶的催化下，由ATP和CTP激活，生成胞苷二磷酸胆碱(CDP一胆碱)和胞苷二磷酸乙醇胺(CDP一乙醇胺)，然后再参与各种合成代谢。

在内质网膜上有磷酸胆碱脂酰甘油转移酶和磷酸乙醇胺脂酰甘油转移酶，前者可催化甘油二酯与CDP一胆碱反应生成磷脂酰胆碱，后者可催化甘油二酯和CDP一乙醇胺作用生成磷脂酰乙醇胺。另外，磷脂酰乙醇胺也可通过甲基化而生成磷脂酰胆碱(图)。

此外磷脂也可以从另一条途径合成：即磷酸甘油二酯先与CTP作用生成胞苷二磷酸甘油二酯，再与丝氨酸作用生成丝氨酸磷脂，后者再直接脱羧成脑磷脂，反应过程如下：二、鞘磷脂的代谢

鞘磷脂是含鞘氨醇的磷脂，由鞘氨醇、脂肪酸、磷酸及含氮化合物等组成，其基本结构为：鞘氨醇是一类含16～20个碳原子(以18个碳原子为主)的长链不饱和氨基二元醇，其氨基与脂肪酸通过酰胺键相连，其碳链末端的羟基与含磷酸的基团通过磷酸酯键相连，若此基团为磷酸胆碱即为神经鞘磷脂。神经鞘磷脂是体内含量最多的鞘磷脂，它是神经髓鞘的主要成分，也是构成生物膜的重要磷脂。神经髓鞘脂类含量很高，约占干重的97％，其中5％为神经鞘磷脂，人红细胞膜所含的神经鞘磷脂可达20％～30％。

脑苷脂是脑细胞膜的重要组分，由

-己糖（葡萄糖或半乳糖）、脂肪酸（22~26个碳原子，其中最普遍的是

-羟基二十四碳羧酸）和鞘氨醇各１分子组成，因为是以中性糖作为极性头部，故属于中性糖鞘脂类。重要的代表是葡萄糖脑苷脂、半乳糖脑苷脂和硫酸脑苷脂（脑硫脂）。神经节苷脂类是一类结构复杂的酸性糖鞘脂类。大脑灰质中含有丰富的神经节苷脂类，约占全部脂类的６％，非神经组织中也含有少量的神经节苷脂。神经节苷脂类的组成如下：

(一)神经鞘磷脂的合成代谢1．合成部位全身各组织细胞都能合成神经鞘磷脂，且以脑组织中最为活跃。鞘氨醇的合成酶系在内质网中。2．合成原料软脂酰CoA、丝氨酸、脂酰CoA、磷酸和胆碱是合成神经鞘磷脂的基本原料。3．合成过程神经鞘磷脂的合成可分为三个阶段：(1)鞘氨醇的合成首先在3-酮二氢鞘氨醇合成酶作用下，以磷酸吡哆醛为辅酶，催化软脂酰CoA和丝氨酸生成3-酮二氢鞘氨醇，后者再以NADPH+H+为供氢体，以FAD为受氢体经过连续的还原、脱氢反应合成鞘氨醇。(2)N-脂酰鞘氨醇的合成在脂酰转移酶的催化下，鞘氨醇上的氨基与脂酰CoA进行酰胺缩合反应，生成N-脂酰鞘氨醇(又称神经酰胺)。(3)神经鞘磷脂的合成N-脂酰鞘氨醇在转移酶的催化下与CDP―胆碱反应，合成神经鞘磷脂。神经鞘磷脂的合成过程见图5—14。

(二)神经鞘磷脂的分解代谢

在脑、肝、脾、肾等组织细胞的溶酶体中有分解神经鞘磷脂的酶：神经鞘磷脂酶。此酶能够水解磷酸酯键，使神经鞘磷脂降解生成N-脂酰鞘氨醇和磷酸胆碱。先天性神经鞘磷脂酶缺乏的病人，则由于不能有效降解神经鞘磷脂而致鞘磷脂在细胞内堆积，并引起肝、脾肿大及痴呆等病症，严重时可危及生命。第五节胆固醇的代谢

胆固醇是最早由动物胆石中分离出具有羟基的固体醇类化合物，故称为胆固醇（cholesterol）。胆固醇有两种存在形式：游离胆固醇和酯化胆固醇，后者又称胆固醇酯。游离胆固醇是胆固醇的代谢形式，而胆固醇酯则是胆固醇的储存形式。所有固醇(包括胆固醇)均具有环戊烷多氢菲的基本结构，不同固醇的区别是碳原子数及取代基不同。胆固醇的结构如下：正常成年人体内胆固醇总量约为140g，平均含量约为2g／kg体重。胆固醇广泛分布于体内各组织，但分布极不均一，大约1／4分布于脑及神经组织，约占脑组织的2％。肝、肾、肠等内脏组织中胆固醇的含量也比较高，每100g组织含200～500mg，而肌肉组织中胆固醇的含量较低，每100g组织含100～200mg。肾上腺皮质、卵巢等组织胆固醇含量最高，可达1％～5％。

胆固醇是生物膜的重要组成成分，在维持膜的流动性和正常功能中起重要作用。膜结构中的胆固醇均为游离胆固醇。胆固醇在体内可转变成胆汁酸、维生素D3、肾上腺皮质激素及性激素等重要生理活性物质。胆固醇代谢发生障碍可使血浆胆固醇增高，是形成动脉粥样硬化的一种危险因素。体内的胆固醇有两个来源即内源性胆固醇和外源性胆固醇。外源性胆固醇由膳食摄入，内源性胆固醇由机体自身合成，正常人50％以上的胆固醇来自机体自身合成。

一、外源性胆固醇的来源在一般人群中，由膳食摄入的胆固醇约占体内胆固醇来源的1/3，膳食中的胆固醇全部来自动物性食物，植物性食物中不含胆固醇，而且不同动物性食物中胆固醇的含量差异很大，高低相差可达数干倍。一般而言，动物的脑髓和内脏、禽卵蛋黄等都含有丰富的胆固醇，其含量可高达200mg/100g，高胆固醇血症患者应严格限制食用。’食物中的胆固醇多以游离胆固醇的形式存在，胆固醇酯仅占10％～15％。胆固醇酯经胆汁酸盐乳化后，经胰腺分泌的胆固醇酯酶作用水解为游离胆固醇，然后被小肠黏膜细胞吸收。未被吸收吸收的食物胆固醇在肠腔被细菌还原为粪固醇排出体外。胆固醇在肠道的吸收率占食物含量的20％～30％二、胆固醇的生物合成

(一)合成部位除脑组织及成熟红细胞外，成人几乎全身各组织均可合成胆固醇，体内每天可合成1g。肝脏是体内合成胆固醇的主要场所，体内胆固醇70%~80%由肝合成。胆固醇合成酶系存在于胞液及光面内质网膜上，因此胆固醇的合成主要在胞液及内质网中进行。（二）合成原料乙酰CoA是合成胆固醇的原料，它是糖、氨基酸及脂肪酸在线粒体内的分解代谢产物。通过柠檬酸-丙酮酸循环(见脂肪酸的生物合成)，源源不断地将乙酰CoA从线粒体内转运到胞液中。每转运1分子乙酰CoA消耗1分子ATP。除了乙酰CoA外，胆固醇的合成还需要大量的NADPH+H+及ATP供给反应所需的氢及能量。每合成1分子胆固醇需18分子乙酰CoA，36分子ATP及10分子NADPH+H+。前二者主要来自线粒体糖的有氧氧化，而NADPH主要来自胞液中糖的磷酸戊糖通路。（三）合成的基本过程

胆固醇合成过程极其复杂，有将近30步酶促反应，大致可分为三个阶段：1甲羟戊酸的合成：在胞液中，2分子乙酰CoA在乙酰乙酰硫解酶催化下，缩合成乙酰乙酰CoA，然后在胞液中羟甲基戊二酸单酰CoA合成酶的催化下，再与1分子乙酰CoA缩合成羟甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)。HMGCoA是合成胆固醇及酮体的重要中间体。在线粒体中HMGCoA裂解后生成酮体，而在胞液中生成的HMGCoA则在内质网HMGCoA还原酶的催化下，由NADPH+H+供氢，还原生成甲羟戊酸(MVA)。这步反应也就成为胆固醇合成的限速步骤。2鲨烯的合成：MVA(C6)与2分子ATP作用合成5-焦磷酸MVA，再与ATP作用在胞浆中一系列酶的催化下经脱羧、