第十一章 脂代谢

第十一章脂类代谢大写小写英文注音国际音标注音中文注音Ααalphaalfa阿耳法Ββbetabeta贝塔Γγgammagamma伽马Δδdetadelta德耳塔Εεepsilonepsilon艾普西隆Ζζzetazeta截塔Ηηetaeta艾塔Θθthetaθita西塔Ιιiotaiota约塔Κκkappakappa卡帕Λλlambdalambda兰姆达Μμmumiu缪Ννnuniu纽Ξξxiksi可塞Οοomicronomikron奥密可戎Ππpipai派Ρρrhorou柔Σσsigmasigma西格马Ττtautau套Υυupsilonjupsilon衣普西隆Φφphifai斐Χχchikhai喜Ψψpsipsai普西Ωωomegaomiga欧米伽希腊字母读音表

生物体含有的脂类基本上分为脂肪（中性脂肪）和类脂两类，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。脂类的生物功能和糖类相似。

脂类（lipids）泛指不溶于水，易溶于有机溶剂的各类生物分子。脂类都含有碳、氢、氧元素，有的还含有氮和磷。脂类所包括的物质范围很广，结构差异也大。他们的共同特征是以长链或稠环脂肪烃分子为母体。脂类分子中没有极性基团的称为非极性脂；有极性基团的称为极性脂。极性脂的主体是脂溶性的，其中的部分结构是水溶性的。脂肪上式中R1、R2及R3是脂肪酸的烃链（脂酸），若相同则称单纯甘油酯；若不同则称为混合甘油酯。在天然脂肪酸的碳链中，C原子的数目大多数是双数的，大多数含16个或18个C原子。三酰甘油R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，R2多是不饱和的。甘油磷脂

CH

R2C

CHPCH2P-XCR1X=–H磷脂酸

（PA）

X=–CH2–

CH2–

N+(CH3)3磷脂酰胆碱X=–CH2–

CH–NH2磷脂酰丝氨酸COOH–ooooooCH2OO11.1脂代谢的意义和重要性

①

是在体内氧化放能，供给机体利用。②生物体对外界环境的屏障，防止机体热量的散失。③是许多组织和器官的保护层。④帮助食物中脂溶性维生素（A、D、E、K）的吸收。⑤生物体内不可缺少的组成成分。⑥一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质。11.2脂类的酶水解11.2.1脂肪的酶促水解

脂肪

脂肪酶甘油+脂肪酸CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH--CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=

H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=---CH2OHHCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=--H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶--限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。CH2OHHCOHCH2OH--

ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P--磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OHC=OCH2O-P--异构酶磷酸丙糖CHOCHOHCH2O-P--糖异生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH--乙酰COATCACO2+H2O

糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖

脂肪水解的第一步是限速步骤。

11.2.2磷酯的酶水解

p383L-甘油磷酰胆碱（无毒）溶血卵磷酯p383p38411.3脂类的吸收、转移和储存小肠小肠上皮细胞脂肪或肌肉细胞血管信号作用、被LPL识别chylomicronparticle

乳糜微粒胆固醇磷脂胆固醇酯三酰甘油酯将脂从小肠上皮细胞运到毛细血管中LPL水解三酰甘油11.3脂类的吸收、转移和储存（一）消化：主要在十二指肠，胰脂肪酶有三种：甘油三酯脂肪酶：水解生成2-单脂酰甘油需胆汁和共脂肪酶激活；胆固醇酯酶：生成胆固醇和脂肪酸；磷脂酶A2：生成溶血磷脂和脂肪酸。食物中的脂肪主要是甘油三酯，与胆汁结合生成胆汁酸盐微团，其中的甘油三酯70%被胰脂肪酶水解，20%被肠脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。微团逐渐变小，95%的胆汁酸盐被回肠重吸收。（二）吸收：水解产物经胆汁乳化，被动扩散进入肠粘膜细胞，在光滑内质网重新酯化，形成前乳糜微粒，进入高尔基体糖化，加磷脂和胆固醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液。甘油和小分子脂肪酸（12个碳以下）可直接进入门静脉血液。（三）转运：甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋白转运。在脂蛋白中，疏水脂类构成核心，外面围绕着极性脂和载脂蛋白，以增加溶解度。脂蛋白主要有7种，由肝脏和小肠合成，可使疏水脂类溶解，定向转运到特异组织。11.4脂肪的中间代谢p387图11-311.5脂肪的分解代谢11.5.1甘油的分解代谢p388CH2OHHCOHCH2OH--

ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P--磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸丙糖糖异生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH--乙酰COATCACO2+H2OCH2OHC=OCH2O-P--CHOCHOHCH2O-P--11.5.2脂酸的分解代谢

11.5.2.1饱和偶碳脂肪酸的β-氧化作用：

Knoop发现动物体在进行脂肪酸降解时，是逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，而不是一个一个地拆除，因此提出脂肪酸的β-氧化学说。1、脂肪酸的活化两类活化脂肪酸的酶：（1）内质网脂酰辅酶A合成酶（硫激酶），可活化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸。（2）线粒体脂酰辅酶A合成酶，可活化具有4-10个碳原子的中链或短链脂肪酸。催化的反应需ATP参加，总反应式是：脂酰辅酶A

该反应实际上分两步进行：形成一个高能硫酯键需消耗二个高能磷酸键。脂酰腺苷酸无机焦磷酸酶水解

高能化合物脂酰腺苷酸高能化合物2、脂肪酸经线粒体膜外至膜内的转运脂肪酸的β-氧化作用是在肝脏及其他组织的线粒体中进行的。短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。10碳以上的脂酰CoA不能透过线粒体内膜肉碱是载体可将长链脂肪酸以脂酰基形式从线粒体膜外转移到膜内。

（二）脂酰CoA转运入线粒体动物体内催化β-氧化的酶分布于线粒体基质中，而长链脂酸的激活在线粒体外进行;线粒体外产生的脂酰辅酶A不能进入线粒体内部。可通过肉毒碱通过线粒体内膜。肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA载体脂酰肉碱转移酶Ⅰ脂酰肉碱转移酶Ⅱ肉毒脂酰基转移酶Ⅰ肉毒脂酰基转移酶Ⅱ移位酶p390脂肪酸的β氧化脂酰CoA在线粒体基质中进行

氧化反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出1分子乙酰CoA

比原脂酰CoA少2个碳脂酰CoA①脂酰CoA脱氢氧化在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在

-和

-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式

,

-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。②水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，

,

-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-

-羟脂酰CoA。③再脱氢在

-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱氢生成

-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)-

-羟脂酰CoA的脱氢。④硫解在

-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。

脂肪酸β-氧化后形成乙酰CoA进入三羧酸循环，最后形成CO2和H2O。以软脂酰CoA（C15H31COSCoA）为例，

经过7次上述的β-氧化循环，即可将软脂酰CoA转变为8个分子的乙酰CoA。

软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经过7次β-氧化生成7个FADH2、7个NADH和8个乙酰辅酶A，后者又可参加三羧酸循环彻底氧化。

7molFADH2和7molNADH可提供：2×7+3×7=35molATP。

8mol乙酰辅酶A彻底氧化则可生成：12×8=96molATP。由于软脂酸转化为软脂酰CoA消耗1分子ATP中的两个高能磷酸键：

每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成35+96-2=129molATP。

1mol软脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水时，可释放出能量9790.56kJ。由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量有30.54×129÷9790.56×100%=40%，以ATP的形式贮存起来。脂肪酸

-氧化的生理意义为机体提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA还可作为脂肪酸和某些AA的合成原料产生大量的水可供陆生动物对水的需要在植物体内，脂肪酶主要存在脂体、油体以及乙醛酸循环体中。油料种子萌发时，脂肪酸β-氧化就是在乙醛酸循环体内进行的。11.5.2.2不饱和脂肪酸的氧化场所：线粒体脂肪酸活化与转运同饱和脂肪酸（一）单不饱和脂肪酸异构酶（二）多不饱和脂肪酸异构酶、还原酶油酰CoAΔ3-顺-12-烯酰CoA烯酰CoA异构酶Δ2-反-12-烯酰CoA单不饱和脂肪酸的分解烯酰CoA异构酶烯酰CoA还原酶多不饱和脂肪酸的分解说明：不饱和脂肪酸氧化产生的ATP数目比相同碳原子数的饱和脂肪酸产生的ATP数目要少。（？）

11.5.2.3奇数碳脂肪酸的β-氧化（p392）在许多植物，海洋生物，石油酵母中存在奇数碳脂肪酸。它们经反复β-氧化作用后，可能产生丙酰辅酶A。丙酰辅酰A的出路：①转化成琥珀酰CoA，从而进入三羧酸循环，继续进行代谢。②丙酰辅酰A代谢还可通过β-羟丙酸支路进行，最终形成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。11.5.2.4脂酸的其他氧化途径

（1）脂肪酸的α-氧化在植物种子、植物叶子组织中、脑和肝细胞中发现。仅游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，产物既可以是D-α-羟基脂肪酸，也可以是含少一个碳原子的脂肪酸。

-氧化

FA的

-碳被氧化成羟基，生成

-羟基酸

-羟基酸进一步脱羧、氧化

转变成少一个碳原子的脂肪酸

植烷酸的氧化植烷酸降植烷酸β位甲基取代

造成β氧化位阻α羟化酶丙酰CoA

（2）脂肪酸的ω-氧化途径动物体内贮存的多是碳原子数在12个以上的脂肪酸，这些脂肪酸可进行β-氧化，不产生二羧酸。但机体内也存在有少量的十二碳以下的脂肪酸，十碳的癸酸和十一碳酸，这些酸通过ω-氧化途径进行氧化降解。ω-氧化涉及末端甲基的羟基化，形成一级醇，并继而氧化，成醛再转化成羧酸等步骤。

脂肪酸的ω氧化中长链脂肪酸

-氧化中长链FA碳链末端（

）碳原子先被氧化形成二羧酸（内质网）二羧酸进入线粒体从分子任何一端进行

-氧化最后生成的琥珀酰CoA可直接进入TCA11.5.3.2

酮体的代谢

在肝外组织中，乙酰辅酶A可通过TCA循环，生成CO2和H2O。当脂肪酸氧化产生的乙酰CoA的量超过TCA的能力时，多余的乙酰CoA则用来形成酮体。在动物肝、肾的线粒体内乙酰CoA进入酮体的合成（正常代谢）糖代谢受阻，草酰乙酸供给不够乙酰CoA积累酮体和酮血症、酮尿症肝内生成的酮体超过了肝外组织所能利用的限度，血中酮体即堆积起来，临床上称为“酮血症”。患者随尿排出大量酮体，即“酮尿症”。乙酰乙酸和β-羟丁酸是酸性物质，体内积存过多，便会影响血液酸碱度，造成“酸中毒”。酮体成为乙酰CoA的主要产物。丙酮乙酰乙酸D-β-羟丁酸酮体在肝外组织中的利用酮体在肝脏中形成但肝脏没有乙酰乙酸-琥珀酰CoA转移酶酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环在肝外组织进行氧化

——肝内生成和肝外利用是肝脏输出能源的形式主要在心脏、肾脏、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化为酸性物质，累积产生酸中毒，破坏机体水盐代谢平衡11.6

脂肪的